Амортизатор — это техническое устройство, основное назначение которого заключается в поглощении энергии ударов, толчков и гашении нежелательных колебаний. Само название происходит от французского слова «amortir», что означает «ослаблять» или «смягчать». Без этих устройств сложно представить современный транспорт, так как они критически важны для безопасности, комфорта и сохранности конструкций. Их применяют повсеместно: в автомобилях, поездах, самолетах и вертолетах.
Амортизаторы на наземном транспорте
В автомобильной отрасли используется огромное разнообразие амортизаторов. Их конструкция и размеры напрямую зависят от типа и назначения транспортного средства. На легковые автомобили обычно устанавливают компактные пружинные амортизаторы, в то время как для грузовиков их подбирают, учитывая грузоподъемность, и они могут быть значительно мощнее и крупнее.
Специфика общественного транспорта
Для городских автобусов, где пассажирская нагрузка может резко меняться даже в течение одного рейса (особенно в часы пик), часто применяют комбинированные решения. Амортизаторы здесь работают в паре с пневматическими рессорами (пневмоподвеской). Такой тандем решает две ключевые задачи: обеспечивает плавность хода и комфорт для пассажиров, а также эффективно гасит удары от неровностей дороги, защищая кузов и ходовую часть автобуса от преждевременного износа.
Электрический транспорт, такой как троллейбусы и трамваи, также оснащается амортизаторами, чаще всего пружинного или гидравлического типа.
Амортизаторы на железной дороге
Железнодорожный транспорт предъявляет особые требования к амортизирующим устройствам. На грузовых вагонах (платформах, полувагонах, цистернах и специализированных вагонах вроде думпкаров) в основном используют надежные пружинные амортизаторы, способные работать в экстремальном диапазоне температур — от -75 до +60 °C.
Пассажирские вагоны требуют повышенного комфорта. Здесь часто применяют двухконтурные пружинные системы (где внутри большой пружины размещена вторая, меньшего диаметра), которые устанавливают под вагоном. Для смягчения продольных нагрузок при торможении и разгоне между вагонами монтируют комбинированные пружинно-гидравлические амортизаторы, известные как «тормозные стаканы». Аналогичные решения, включая подвагонные пружинные и межвагонные комбинированные амортизаторы, используются и в вагонах метрополитенов.
Авиационные амортизаторы: пример вертолета
Амортизаторы играют жизненно важную роль в авиации, как гражданской, так и военной. Особенно интересно их устройство на примере вертолетов, где они смягчают ударные нагрузки при посадке. Существуют однокамерные и более сложные двухкамерные гидравлические амортизаторы.
Принцип работы однокамерного амортизатора
Основными элементами такого амортизатора являются: 1) внешний цилиндр; 2) подвижный шток; 3) герметичная камера, заполненная азотом под давлением.
Внутри амортизатора есть полость, заполненная специальной жидкостью, центральное калиброванное отверстие для ее перетекания и система уплотнений между цилиндром и штоком.
При ударе (например, во время посадки) цилиндр перемещается относительно штока. Жидкость вытесняется из одной полости через центральное отверстие в камеру с азотом. Азот сжимается, поглощая энергию удара. Замедленное перетекание жидкости через небольшое отверстие обеспечивает плавное гашение колебаний, превращая кинетическую энергию удара в тепловую.
Устройство двухкамерного амортизатора
Это более совершенная конструкция, состоящая из вложенных друг в друга элементов: внутреннего и внешнего штоков и цилиндра.
Его сложное устройство включает: 1) камеру низкого давления; 2) основную полость с жидкостью; 3) камеру высокого давления; 4) вторую полость с жидкостью; 5) систему уплотнений между цилиндрами; 6) специальный подпружиненный клапан; 7) центральное и боковые отверстия во втором штоке; 8) иглу особой конструкции.
Камера высокого давления сообщается со второй полостью через специальный клапан. При посадке вертолета сначала сжимается азот в камере низкого давления. Затем жидкость начинает перетекать из второй полости в камеру высокого давления, проходя через зазор между иглой и центральным отверстием. Это движение отжимает подпружиненный клапан, открывая путь жидкости через совмещающиеся боковые отверстия в клапане и штоке.
После снятия нагрузки (когда вертолет приподнимается) сжатый азот в камере высокого давления пытается вытолкнуть жидкость обратно. Однако обратный путь происходит в замедленном режиме через малые отверстия, так как основной клапан закрывается и блокирует быстрый поток. Это обеспечивает плавный возврат амортизатора в исходное положение без «отскока». Азот в систему подается через специальный канал. Для предотвращения нежелательного проворачивания подвижных частей относительно друг друга в таких амортизаторах может устанавливаться шлицевое соединение или шарнирный узел, связывающий штоки.