Un amortiguador (a través del francés amortir - "debilitar, suavizar", del latín amortisatio - "debilitamiento" [1] [2] ), o moderador de empuje [3] - un dispositivo para amortiguar vibraciones ( amortiguación ) y absorber golpes y golpes de elementos móviles (suspensión, ruedas), así como la propia carrocería del vehículo, al convertir la energía mecánica del movimiento (vibraciones) en calor.
Los amortiguadores se utilizan en conjunto con elementos elásticos, resortes o resortes , barras de torsión , almohadas para amortiguar las vibraciones libres de grandes masas y evitar altas velocidades relativas de masas más pequeñas conectadas por elementos elásticos.
El amortiguador de tubo hidráulico y el resorte de gas aparentemente similares no deben confundirse . Estos últimos también se encuentran a menudo en la tecnología automotriz y en la vida cotidiana, pero tienen un propósito diferente (a saber, la creación de una fuerza de empuje en el vástago, por ejemplo, para mantener el capó o la tapa del maletero de un automóvil en la posición abierta) .
Con un amortiguador de este tipo, la resistencia durante el recorrido correspondiente a la compresión de la suspensión es despreciable, y la principal absorción de energía se produce durante el rebote. Gracias a esto, brindan una conducción un poco más suave, sin embargo, a medida que aumentan los baches en el camino y la velocidad, la suspensión no tiene tiempo de volver a su posición original antes de la siguiente activación. Esto provoca averías y obliga al conductor a reducir la velocidad. Con la llegada de los amortiguadores de doble efecto alrededor de 1930, el diseño de carrera única cayó gradualmente en desuso.
Amortiguador reversibleUn amortiguador que actúa (trabaja) en dos direcciones, es decir, el amortiguador absorbe energía cuando la barra se mueve en ambas direcciones, sin embargo, transfiere parte de la fuerza de choque al cuerpo durante un golpe recto. Tal diseño de amortiguador es más eficiente que un amortiguador de un solo lado en el sentido de que puede construirse teniendo en cuenta el compromiso necesario entre marcha y estabilidad del vehículo en la carretera. Para los automóviles de alta velocidad, las configuraciones más "duras" son típicas, para los automóviles de pasajeros cómodos, más "suaves", donde la mayor parte del trabajo del amortiguador recae en el "rebote".
En los vehículos de motor, por regla general, la eficacia de la carrera de compresión del amortiguador (compresión, colisión de la rueda con un obstáculo) se hace menor que la eficacia de la carrera de rebote (movimiento inverso). En este caso, cuando se comprime, el amortiguador transmite menos golpes de golpes al cuerpo, y cuando se estira, "retiene" la rueda para que no golpee en la carretera.
Los amortiguadores de fricción (mecánicos) en el caso más simple son un par de fricción con una fuerza de compresión fija. Es posible un diseño con resistencia proporcional al movimiento, con una fuerza ajustable operativamente, etc.. Una propiedad obvia de los amortiguadores de fricción es que su resistencia no depende de la velocidad de movimiento de la palanca. Por lo tanto, son literalmente amortiguadores , ya que realizan solo una de las funciones indicadas en la definición de amortiguador: la amortiguación de vibraciones. Ventajas: simplicidad y relativa facilidad de mantenimiento, requisitos reducidos para mecanizar piezas, condiciones de funcionamiento, resistencia a daños menores. Las desventajas fundamentales son el desgaste irreparable de las superficies de fricción y la presencia de alguna fuerza de rotura , que no se puede eliminar sin complicar la mecánica. Como resultado, este tipo de amortiguadores no se ha utilizado en automóviles durante mucho tiempo, permaneciendo solo en muestras individuales de equipos militares. También en vehículos ligeros y/o de baja velocidad (ciclomotores, tractores, etc.), el papel de un amortiguador de fricción puede ser desempeñado por la fricción entre las partes de la suspensión.
Una de las estructuras amortiguadoras de fricción más populares en los automóviles antiguos es un resorte de hoja , que combina las funciones de un elemento elástico y un amortiguador, que funciona debido a la fricción mutua de las láminas de resorte.
Los amortiguadores hidráulicos son los más utilizados. En los amortiguadores hidráulicos, la fuerza de resistencia depende de la velocidad de la varilla. El fluido de trabajo es el aceite (también es un lubricante). El principio del amortiguador está en el movimiento alternativo del pistón del amortiguador, el pistón desplaza el aceite a través de la válvula de derivación de una cámara a otra, convirtiendo la energía mecánica en energía térmica.
La rigidez de los amortiguadores depende del ajuste inicial de las válvulas de derivación (para amortiguadores de uso masivo, el ajuste inicial lo establece el fabricante en fábrica una vez para todo el período de funcionamiento; en los amortiguadores para uso deportivo, el el usuario puede ajustar la rigidez), la viscosidad inicial del líquido (aceite) y la temperatura ambiente, que afecta a la viscosidad de los líquidos (aceites).
Los amortiguadores hidráulicos se dividen en varias subespecies:
El impulso de gas, por regla general, tiene poco efecto sobre la rigidez del amortiguador, pero aumenta significativamente la estabilidad del rendimiento bajo cargas pesadas debido a la menor formación de espuma de aceite; En la conducción diaria, la diferencia es completamente imperceptible.
Palancas hidráulicasEn la década de 1930, los amortiguadores de fricción comenzaron a dar paso gradualmente a los amortiguadores hidráulicos, pero estos últimos se parecían poco a los amortiguadores telescópicos familiares para los automovilistas modernos.
Los primeros amortiguadores hidráulicos (eng. patrón de paletas rotativas ; en la literatura nacional de esos años - "tipo rotativo" o "cuchillas") se fabricaron de acuerdo con la patente Maurice Houdaille (Maurice Houdaille; pronunciación estadounidense - "Slim") , recibido por él alrededor de 1906, pero en ese momento permaneció sin reclamar. Eran un cuerpo cilíndrico lleno de aceite, en cuyo interior giraba sobre un eje una rueda de cuatro palas. Los orificios calibrados en las palas (en modelos posteriores, orificios con válvulas) crearon resistencia al flujo de fluido que se produce cuando se gira el eje, lo que proporciona amortiguación. El cuerpo de dicho amortiguador se montó de manera fija en el marco del automóvil, y se colocó una palanca en el eje que salía de él, conectada de manera pivotante a las partes de la suspensión. Al mover la palanca, fue posible ajustar la rigidez del amortiguador. Posteriormente, se mejoró el diseño de los amortiguadores de este tipo, apareció el control remoto de la rigidez del habitáculo, que fue útil en las carreteras entonces en mal estado. Sin embargo, en general, este diseño se caracterizaba por una baja eficiencia y era difícil de fabricar debido a la necesidad de asegurar un ajuste muy preciso de las partes del amortiguador entre sí, y además era prácticamente irreparable incluso en un taller equipado. Sin embargo, Ford los usó en sus autos hasta fines de la década de 1940. De los automóviles nacionales, se utilizaron en GAZ-A .
Algo más tarde aparecieron los amortiguadores hidráulicos de palanca tipo pistón, en los que la palanca, por medio de un mecanismo de leva o manivela, ponía en movimiento un pistón (en los amortiguadores de simple efecto) o pistones (de doble efecto), lo que creaba un El flujo de fluido y la amortiguación fueron proporcionados por válvulas instaladas en el cuerpo del amortiguador que resistieron el desbordamiento de fluido de una cavidad a otra. Dichos amortiguadores permitieron ajustar las fuerzas de compresión y rebote en un amplio rango reemplazando las válvulas que generalmente se instalaban en su cuerpo desde el exterior detrás de los tapones roscados. Entonces, en todos los autos GAZ de la posguerra con amortiguadores de palanca, los amortiguadores traseros tenían un diseño idéntico, pero solo diferían en las válvulas (es decir, configuraciones) y palancas diseñadas para diferentes configuraciones de suspensión. Después de la introducción de suspensiones delanteras independientes de doble horquilla a mediados de la década de 1930, estos amortiguadores a menudo se incorporaron en la parte superior de los brazos.
Junto con esto, los amortiguadores de palanca de pistón también tenían ciertas desventajas, en primer lugar, un costo relativamente alto debido al alto consumo de metal y la necesidad de un mecanizado de alta precisión para la fabricación de muchos componentes, en particular, un par cilindro-pistón. Además, debido al sellado imperfecto de los ejes, había frecuentes fugas de fluido de trabajo de los amortiguadores desgastados que, sin embargo, no los inhabilitaban instantáneamente y generalmente se subsanaban reemplazando el sello. Salvo trabajos elementales de sustitución de juntas y válvulas, los amortiguadores de pistón-palanca eran prácticamente irreparables fuera de fábrica debido a la gran precisión de fabricación de muchas piezas, incluso se consideraba extremadamente indeseable desmontarlos por completo sin necesidad de ello.
A fines de la década de 1930, comenzaron a ser reemplazados gradualmente por amortiguadores tubulares del llamado "tipo avión" cercanos a los modernos, que eran más baratos y tecnológicamente más avanzados para fabricar, y también tenían una mayor estabilidad de rendimiento cuando se conduce a alta velocidad. velocidad debido a su mejor capacidad para disipar el calor. Sin embargo, las palancas siguieron siendo populares en la primera década de la posguerra y se usaron en algunos automóviles hasta la década de 1960. En la actualidad, los amortiguadores de palanca solo se pueden encontrar en la suspensión de vehículos blindados: por ejemplo, en los tanques T-55 , T-62 y T-72 , se utilizan amortiguadores de palanca de tipo aplanado (rotativo), principalmente debido a su compacidad y la posibilidad de un diseño bastante libre en relación con otras partes de la suspensión [4] .
Doble tubería hidráulicaUn amortiguador de dos tubos consta de dos tubos coaxiales (uno en uno), el exterior de los cuales es un cuerpo, el interior está lleno de un fluido de trabajo y un pistón con válvulas se mueve en él. El espacio entre las tuberías se llena con un suministro de líquido para enfriamiento y compensación de fugas, así como con aire, para compensar los cambios de volumen (expansión térmica del líquido y la entrada-salida de la varilla).
Se utilizan en la suspensión de automóviles para un movimiento tranquilo y medido sin giros bruscos y frenazos. Diseñado para trabajar en buenas condiciones de carretera.
En los deportes de motor no se utilizan amortiguadores de doble tubo, ya que no cumplen los requisitos de reducción de masas no suspendidas , estabilidad, fiabilidad y vida útil en las condiciones de los eventos deportivos. La única excepción es, quizás, el drifting , donde se pueden utilizar amortiguadores bitubo con mayor presión de gas de compensación (alrededor de 6-8 atmósferas ), ya que las competiciones se llevan a cabo solo en calzadas muy uniformes y a bajas velocidades.
ventajas:
Defectos:
Son una tubería llena de un fluido de trabajo en la que se mueve un pistón con válvulas. Para compensar los cambios en el volumen del fluido de trabajo (temperatura y entrada-salida del vástago), el "fondo" del cilindro se llena de gas, separado del fluido de trabajo por un deflector de pistón flotante. La presión del gas, por regla general, es de aproximadamente 18-25 atmósferas (para mejorar las características del fluido de trabajo durante el calentamiento y eliminar la probabilidad de cavitación ).
ventajas:
Las características son muy estables debido al hecho de que el gas de compensación "F" está separado del líquido por el pistón flotante "E" y el efecto de formación de espuma del fluido de trabajo (aceite) durante la operación está completamente ausente ; debido a la alta presión del gas y, como resultado, el líquido en este diseño, la cavitación no se produce incluso bajo cargas ultra altas (rally, conducción todoterreno, etc.)
Defectos:
Amortiguador, cuyo principio activo es el gas. El movimiento alternativo de la varilla del amortiguador se ve obstaculizado por el trabajo de desviar el gas de una cámara a otra a través de un pequeño orificio, pero hay opciones con una cámara desde la cual el aire escapa a la atmósfera a través de los orificios restrictivos y regresa en tal diseño. muy a menudo no hay sellos, debido a la simplicidad (y, en consecuencia, el bajo costo) es popular en las lavadoras. Pero según la tecnología de producción y lógicamente, todos son gasóleo. Los amortiguadores de este diseño no están instalados en automóviles de producción.
Amortiguador de gas-oil u oleoneumático, cuya sustancia activa es tanto el aceite como el gas. El petróleo funciona, el gas elimina la formación de espuma.
Amortiguadores que generan energía a partir de las vibraciones de la suspensión de un automóvil [5] . El principio de funcionamiento del sistema es recuperar energía del funcionamiento de la suspensión, para luego devolver esta energía al sistema eléctrico del automóvil [6] y recargar la batería a su cargo [7] .
Gracias a los amortiguadores regulables, el conductor puede elegir el modo de funcionamiento de la suspensión del coche , muchas veces entre deportivo, cómodo e intermedio. Las más comunes son las siguientes variaciones de amortiguadores ajustables:
Sistema adaptativo hidromecánico con válvula adicionalGracias a una válvula adicional en la que se encuentra el líquido, es posible ajustar la rigidez de la suspensión del automóvil . Dependiendo de la frecuencia de vibración de la suspensión, la válvula se abre, permitiendo la entrada de líquido al amortiguador, brindando una conducción más suave, y en el caso de conducir en una pista plana normal, la suspensión mantiene su rigidez, lo que permite que el automóvil no ruede. en las esquinas [ocho]
Ajuste con electroválvulas de derivaciónLos sensores incorporados, al recibir una señal tanto del conductor como en el modo automático adaptativo, cambian la sección de la válvula debido al solenoide interno [9] , lo que hace que el amortiguador sea más duro o más blando.
Aplicación de fluido magnetorreológicoLa idea se basa en las propiedades de un fluido magnetorreológico, una solución coloidal de partículas ferromagnéticas en aceite. Bajo la influencia de un campo magnético, la viscosidad de dicho líquido cambia suavemente. [10] El sistema incluye un electroimán, que se encuentra en el pistón y acciona el mecanismo actuando sobre el líquido. En comparación con otras suspensiones adaptativas similares, este diseño permite no solo lograr un mayor rendimiento, sino que también protege el sistema del sobrecalentamiento, lo que mejora la calidad de la suspensión en su conjunto.
El enfoque para asignar un amortiguador en varias escuelas automotrices puede estar determinado hasta cierto punto por el nombre que se le da. Por ejemplo, alemán. Dämpfer - amortiguador de vibraciones ( amortiguador ), ing. Amortiguador - amortiguador.
En la construcción de tanques , el principio de funcionamiento de los amortiguadores telescópicos alemanes de la Segunda Guerra Mundial (tanques Pz.III , Pz.V , Pz.VI ) y el amortiguador de fricción del moderno Leopard-2 no contempla la absorción de choques por ellos. Los primeros son de simple efecto sobre el movimiento inverso del rodillo, es decir, cuando son golpeados durante el movimiento de avance del rodillo, prácticamente no funcionan, la resistencia de estos últimos no depende de la velocidad del rodillo, por lo tanto , tras el impacto, el amortiguador absorberá aproximadamente la misma cantidad de energía que cuando el rodillo se mueve lentamente en la misma cantidad. Los británicos utilizaron principalmente amortiguadores hidráulicos de doble efecto ( tanques Crusider , Cromwell , Valentine ), cuya resistencia depende de la velocidad del rodillo y aumenta muchas veces con el impacto, de ahí el nombre de "amortiguador".
En la aviación , se utilizan poderosos amortiguadores en el tren de aterrizaje de los aviones . Su tarea (así como la tarea de toda la estructura del chasis) es similar a la de los amortiguadores en los automóviles: mitigar las sobrecargas en contacto con el revestimiento de la pista durante el aterrizaje, de modo que las cargas en los nodos de la aeronave no excedan las permitidas durante un aterrizaje normal, y también para que sea posible en casos de emergencia realizar un aterrizaje seguro para las personas cuando excedan el peso máximo de aterrizaje hasta el peso máximo de despegue.
Los amortiguadores en el tren de aterrizaje de casi todos los aviones modernos se construyen según el principio de un resorte de gas: el elemento elástico en dicho amortiguador no es un resorte mecánico, sino nitrógeno técnico cargado (bombeado en la cavidad del amortiguador) de un cisterna de nitrógeno en tierra para aeródromos, bajo una presión estrictamente definida, en función del peso de despegue de la aeronave para una salida determinada y de la temperatura ambiente. Se utilizan amortiguadores de una, dos e incluso tres cámaras.
En el transporte ferroviario , la disipación de energía debe realizarse tanto en sentido vertical, horizontal transversal y horizontal longitudinal en relación con el movimiento. Los amortiguadores en las dos primeras direcciones suelen ser de aceite usado y se instalan en un ángulo de 45 grados entre los planos vertical y horizontal transversales al movimiento. Es decir, un amortiguador amortigua la energía en dos direcciones. Los amortiguadores longitudinales del material rodante ferroviario se denominan engranajes de tiro de un acoplador automático. Los dispositivos de tiro distinguen entre tipos de carga y pasajeros. Los engranajes de tiro de tipo carga se distinguen por las clases T0, T1, T2, T3 -según la energía que absorben (50 kJ - el primero y 190 kJ - el último) y sus demás características técnicas descritas en OST-32-175- 2001 .
En la construcción naval , para proteger contra las vibraciones y las cargas de choque de los equipos, se utilizan amortiguadores de caucho-metal AKSS (amortiguadores soldados montados en barcos con seguro). El amortiguador AKSS es un producto de caucho-metal que consta de un soporte de metal, una barra de transporte y una barra de soporte, que están interconectados por una matriz de caucho vulcanizado. Los amortiguadores de cuerda se utilizan en la construcción naval para proteger contra vibraciones y cargas de choque de paneles eléctricos y consolas.
| chasis del tanque | ||
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| motor de oruga |
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| Suspensión |
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