Capitolul1,2,3

5/8/2018 Capitolul1,2,3 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitolul123 1/63

U.T.C ± N. PROIECT DE DIPLOM AR

7

CAPITOLUL 1

IMPORTANA I NECESITATEA AMORTIZRIIVIBRAIILOR ÎN CONSTRUCIA I FUNCIONAREA

AUTOVEHICULELOR

1.1. INFLUENA VIBRAIILOR ASUPRA ORGANISMULUI UMAN

Vibraiile au o influen nociv atât asupra sntii omului cât i asupra activitii

depuse de acesta. Organismul uman este supus aciunii vibraiilor când omul se afl în

încperi în care sunt în funciune maini i instalaii, când mainile i aparatele care vibreaz

se mic împreun cu acesta (mijloace de transport, macarale, poduri rulante etc.) sau când

asupra anumitor pri ale corpului omului acioneaz nemijlocit vibraiile de frecven joas

produse de maini vibratoare, unelte pneumatice, ciocane etc.

Vibraiile care acioneaz asupra omului pot produce diferite efecte; astfel, acioneaz

direct asupra activitii fizice a omului, produc leziuni sau deteriorri mecanice, conduc laefecte secundare, producând schimbri în organism, inclusiv simptoame psihice.

Deteriorarea mecanic se produce dac acceleraiile sunt destul de mari, manifestându-se

prin fracturarea oaselor, deteriorarea plmânilor, leziuni ale peretelui interior al intestinelor,

leziuni ale craniului, deteriorri cardiace i ale urechii, ruperea sau strivirea esuturilor moi i

altele. Impresiile subiective ale omului, supus vibraiilor include perceperea lor, lipsa

confortului, teama i durerea. Motivele principale pentru care cei supui vibraiilor cer s se

opreasc încercrile sunt: durere abdominal, durere în coul pieptului, dureri testiculare,

dureri de cap, respiraie îngreunat, nelinite, tulburri generale. O justificare a lipsei deconfort i a fricii care apar în acest caz, s-ar putea baza pe ideea c vibraia unor anumite

organe produce excitarea unor pri ale sistemului nervos, pri care rspund direct de aceste

organe.

Este foarte puin precizat influena vibraiilor asupra activitii fizice a omului,

cunoscându-se doar c un factor important îl constituie oboseala; fenomenul de oboseal nu




8

este înc cunoscut destul de bine pentru a permite o msurare corespunztoare i o apreciere

cantitativ.

Organismul uman reacioneaz la fiecare oc în mod separat, printr-o contractare a

muchilor. Tensionarea muchilor depinde de mrimea forelor. Organismul va fi vtmat

când viteza de cretere a acceleraiei în timp va fi mai mare decât ritmul în care crete reaciaorganismului. Cu cât creterea acceleraiei este mai rapid, cu atât este mai rapid i

creterea forelor i prin urmare i creterea tensiunilor din sistemul fizico-anatomic al

omului.

Fig. 1.1. Modelul mecanic simplificat

al omului în picioare, supus vibraiilor verticale pe o platform.

Fig. 1.2. Transmisibilitatea vibraiilor în

diferite zone ale corpului, în funcie defrecvena acestora.

Corpul omenesc supus la solicitri sub form de vibraii, le amplific sau le

amortizeaz dup legile mecanicii vibraiilor, ca oricare mas elastic. Modelul mecanic

simplificat al omului în picioare, supus vibraiilor verticale pe o platform, este prezentat în

figura 1.1. Din figura 1.2, unde se prezint o serie de experiene efectuate de firma Bostrom

Mfg.Co. (S.U.A.), rezult evident efectul de atenuare datorat arcuirii pe picioare; în aceast

figur, în care acceleraiile masei vibratoare s-au considerat ca 100%, curba 1 reprezintmsurrile efectuate asupra subiectului în picioare, pe centur; curba 2 ± aezat, pe centur;

curba 3 ± aezat, pe ceaf i curba 4 ± aezat, pe cap, acceleraiile fiind msurate cu ajutorul

unor accelerometre dispuse pe masa vibratorie, precum i pe centura, ceafa i capul

subiectului.




9

În general, exist trei trepte, aparent simple, de apreciere a efectelor vibraiilor:

pragurile de percepere, de neplcere i de toleran; ultimele dou sunt mai greu de

identificat i de reprodus. O centralizare a unor rezultate experimentale, bazat pe expuneri

de aproximativ 5 ± 20 min, este redat în figura 1.3, unde curba I reprezint valorile medii

ale acceleraiilor maxime la care subiectele percep vibraiile, curba II ± la care le gsescneplcute, iar curba III ± la care refuz s le suporte în continuare, suprafeele haurate

indicând o abatere standard de la valoarea medie.

Fig. 1.3. Treptele de apreciere a efectelor vibraiilor: I ± pragul de percepere, II ± pragul de neplcere, III ± pragul de toleran.

Multiplele cercetri întreprinse, atât în S.U.A. cât i în Europa, au permis stabilirea

unor anumite limite de toleran la vibraii ale omului, care difer totui de la autor la autor.Astfel, în figura 1.4 se prezint dependena amplitudinii vibraiilor de frecvena acestora,

dup diferii autori (curba 1 ± limita admisibil a incomoditii dup Meister; curba 2 ±

limita de confortabilitate dup Janeway; curba 3 ± limita incomoditii; curba 4 ± limita

deranjrii dup Jacklin i Lidell ) [5].

Fig. 1.4. Limitele de toleran la vibraiiale omului dup diferii autori.




10

Dei au fost elaborate scheme pentru stabilirea reaciilor omului la vibraii, cele mai

multe date se bazeaz pe un numr limitat i pe timpuri specifice de experimentare sau pe

interpretare diferit a rezultatelor, existând într-o anumit msur o contradicie între aceste

date. Deosebirile existente între rezultatele diferiilor cercettori se explic prin scala diferit

de apreciere a senzaiilor. Dificultile în acest domeniu nu apar numai datorit greutilor deexperimentare, ci i datorit faptului c tratându-se reaciile organismului uman ca reacii

fizico-psihice, conteaz nu numai diferenierea de constituie fizic ci i de obinuin.

Oamenii variaz ca mrime, form, sensibilitate i posibiliti de rspuns, toi aceti factori

depinzând pentru un anumit subiect, de timp, experien .a. De exemplu, acceleraii mai

mari decât cele indicate în fig. 1.3, curba III, pot fi suportate fr efecte duntoare, pe o

perioad scurt, de majoritatea celor expui vibraiilor, dac sunt brbai tineri.

În general, este imposibil s se indice limitele precise pentru sigurana i randamentul

omului, deoarece unele cazuri individuale se pot abate considerabil de la medie. Criteriile detoleran indic numai ordinul de mrime i nu pot s constituie limite rigide. Luarea mediei

tuturor rezultatelor i generalizarea lor în grupe largi este procedeul cel mai rezonabil.

Pentru vibraii aleatoare nu exist date exacte, urmând s se foloseasc curbele de

toleran stabilite pentru vibraiile armonice.

1.2. INFLUENA VIBRAIILOR ASUPRA FUNCIONRII

AUTOVEHICULELOR

În afar de aciunea nociv asupra conductorului autovehiculului, vibraia apare ca

un element negativ prin aciunea sa duntoare asupra autovehiculului. Apariia unei surse de

vibraii pe automobil duce în mod inevitabil la deteriorarea caroseriei, a îmbinrilor de orice

fel, la uzura accentuat a arborilor, fusurilor, prin apariia fenomenului de oboseal, care

însoete orice tip de vibraie în mod inevitabil.

Distrugerea amortizorului de vibraie, atrage dup sine o distrugere rapid a

caroseriei, a prii de tinichigerie, a diferitelor aparate de msur i control sensibile la ocuri

i vibraii, iau natere ocuri mari în diferii arbori din sistemul de transmisie a

automobilului. Mecanismul planetar i cutia de viteze sunt i ele puternic solicitate prin

ocuri care depesc mult pe cele nominale de funcionare normale.

Amortizoarele necorespunztoare atrag dup sine uzura prematur i neuniform a

anvelopelor ducând la dezechilibrarea roilor, ceea ce genereaz vibraii în sistemul de

direcie i uzuri accentuate în timp foarte scurt. La un automobil la care apare o surs de




11

vibraii peste cele admisibile se poate stabili un lan întreg de noi surse, surse de vibraii care

au fost generate de o surs primar de vibraie.

De aceea la un automobil apariia unei surse de vibraii cum ar fi deteriorarea unui

amortizor de la suspensie, sau dezechilibrarea la partea motric a automobilului a unor

organe în micare constituie o problem care nu permite amânare în remediere pentru catrage o avalan de alte defeciuni dup ea, într-o progresie geometric.

1.3. SUSPENSIA AUTOVEHICULELOR - GENERALITI.

Viteza de deplasare a autovehiculului pe drumuri cu suprafa neregulat nu este

limitat, de obicei, de puterea motorului ci de calitatea suspensiei. Suspensia unui

autovehicul este format din ansamblul dispozitivelor elastice dispuse între roi i asiu

(caroserie), având scopul de a asigura:

protecia organelor autovehiculului fa de aciunea sarcinilor dinamice, ce setransmit de la sol;

stabilitatea i inuta de drum a autovehiculului;

confortabilitatea pasagerilor i protecia mrfii transportate.

Calitatea suspensiei este un parametru de cea mai mare importan, deoarece fr

asigurarea ei autovehiculul îi pierde din valoare, chiar dac performanele dinamice ale

acestuia sunt bune, ele neputând fi atinse decât numai în cazul circulaiei pe drumuri foarte

bune. O atenie deosebit trebuie acordat calitii suspensiei i în cazul exploatrii

autovehiculelor pe drumuri bune, deoarece aceasta influeneaz asupra stabilitii, iar

stabilitatea influeneaz, la rândul ei, asupra capacitii de circulaie a autovehiculelor

moderne.

Problema confortabilitii nu este o problem specific numai autoturismelor i

autobuzelor. Confortabilitatea determin, în mare msur, viteza de deplasare a

autocamioanelor, deci i productivitatea acestora. O suspensie bun la autocamioane

menajeaz nu numai încrctura, ci i forele fizice ale conductorului i influeneaz

favorabil asupra durabilitii tuturor pieselor autocamionului i asupra strii oselelor.

1.3.1. Elementele componente ale unei suspensii

Suspensia este format, în principal, din trei elemente: elementul elastic, elementul de

amortizare i elementul de ghidare. Tipul suspensiei este determinat de construcia

elementului elastic i a elementului de ghidare.




12

Elementul elastic servete pentru micorarea sarcinilor dinamice, rezultate, în

special, în urma aciunii componentelor verticale ale forei de interaciune dintre roi i drum,

asigurând prin aceasta confortabilitatea necesar. În unele cazuri, elementul elastic poate

transmite i alte componente ale forei de interaciune. Uneori în suspensia automobilului se

introduc elemente elastice suplimentare ± aa numitele stabilizatoare ± care au rolul de amicora sau anihila influena micrilor de ruliu ce apar la viraje.

Elementul de ghidare transmite componentele longitudinale i transversale ale forei

de interaciune, precum i momentele acestor fore i determin caracterul micrii

(cinematica) roilor fa de asiul (caroseria) autovehiculului.

Elementul de amortizare (amortizorul), împreun cu frecarea din suspensie, creeaz

forele de rezisten care amortizeaz vibraiile caroseriei i ale roilor.

Funciile celor trei elemente principale ale suspensiei pot fi îndeplinite de unul i

acelai element sau de elemente diferite. Astfel, la multe autocamioane i unele autobuze,arcurile lamelare longitudinale servesc nu numai ca element elastic, ci determin i

cinematica roilor, transmit toate tipurile de fore i contribuie la amortizarea vibraiilor,

datorit frecrii dintre lamele i din articulaii.

Condiiile principale pe care trebuie s le îndeplineasc suspensia autovehiculelor pot

fi formulate astfel:

caracteristic elastic corespunztoare, care s asigure o bun confortabilitate,

micri minime de ruliu, inexistena loviturilor în tampoanele limitatoare,

stabilitatea automobilului pe traiectorie;

cinematic corespunztoare a roilor directoare (roile acionate de volan),

reducând la minimum uzura pneurilor;

amortizarea efectiv a vibraiilor caroseriei i a roilor;

posibilitatea dispunerii raionale în cadrul schemei generale a automobilului;

durabilitate corespunztoare a elementelor suspensiei;

greutate minim, în special pentru piesele nesuspendate, respectiv roile i toate

elementele care sunt legate de ele.

Îndeplinirea acestor condiii depinde de tipul i construcia elementelor

componente ale suspensiei.




13

1.4. INFLUENA CONSTANTEI ELASTICE I A AMORTIZRII

SUSPENSIEI ASUPRA CONFORTABILITII AUTOVEHICULELOR

C onfortabilitatea este performana autovehiculului caracterizat prin capacitatea de a

circula timp îndelungat cu viteze de exploatare, fr ca pasagerii s aib senzaii neplcute

sau s oboseasc repede i, de asemenea, fr ca marfa transportat s se distrug. Asuprasenzaiilor pasagerilor au o influen însemnat atât autovehiculul, cât i drumul. Dac

drumul condiioneaz prin caracteristicile sale circulaia autovehiculului, la rândul su,

autovehiculul are o comportare foarte diferit pe drum, în funcie de parametrii si

constructivi i funcionali.

Perturbarea cu aciune continu, condiionat de profilul îmbrcminii drumului, are

de obicei un caracter aleator. Cu toate acestea, de multe ori aceast perturbare poate s

varieze dup o lege apropiat de cea periodic.

Profilul drumului se caracterizeaz prin lungimea l , înlimea q0, forma isuccesiunea neregularitilor. La acelai numr de neregulariti, intensitatea vibraiilor poate

s difere pe diferite drumuri ± datorit înlimii diferite a neregularitilor. Considerând c,

de obicei, forma neregularitii este lin, profilul acesteia poate fi admis sinusoidal. Ecuaia

profilului, pentru presiunea uniform distribuit, este:

q ! q0(1-cos Rt)/2 (1.1)

unde

R !2Tva/l (1.2)

În relaia (1.2) R este pulsaia perturbatoare, în s-1; va ± viteza autovehiculului, în m/s; l ±

lungimea neregularitii, în m. În unele cazuri, profilul neregularitilor unitare se consider

semisinusoidal:

q ! q0 sin Rt, 0?Rt?T. (1.3)

Compararea vibraiilor produse de neregularitile unitare, cu profilul (1.1) sau (1.3),

a artat c între aceste dou legi este o diferen mic i doar cantitativ. Datorit existenei

amortizrii, vibraiile depind, în general, de sectorul de drum pe care se afl în acel moment

autovehiculul. Prin urmare, drept factor perturbator se poate considera neregularitatea unitar

cu înlimea cea mai mare, neglijând, influena neregularitilor învecinate cu sectorul de

drum respectiv. Pentru studiul complet al vibraiilor autovehiculului este necesar

cunoaterea densitii spectrale a profilului principalelor categorii de drumuri, dar cercetrile




14

efectuate pân în prezent nu permit înc o caracterizare a drumurilor din acest punct de

vedere.

T abelul 1.1.Parametrii principalelor categorii de drumuri

Categoria drumului q0 mm

l m

Autostrad

osea asfaltat

osea pavat

Drum de ar

10 ± 20

10 ± 20

30 ± 40

50 ± 70

1,0 ± 1,5

1,0 ± 2,0

0,15 ± 0,3

0,1 ± 0,15

Pentru caracterizarea drumurilor se folosesc date statistice. De exemplu, în tabelul 1.1

sunt indicai parametrii orientativi (aproximativi) ai principalelor categorii de drumuri.

Generalizarea rezultatelor msurrilor, efectuate pe un numr destul de mare de drumuri

diferite (ca tip i stare), a permis stabilirea unei scri aproximative a neregularitilor

drumurilor (tabelul 1.2).

T abelul 1.2.

Parametrii drumurilor în funcie de starea îmbrcminii acestora

Stareaîmbrcminii

drumului

Dimensiunile maximeale neregularitilor

cm

Dimensiunile probabile aleneregularitilor

cm

Media ptratic a lui q0 cm

l q0 l q0

Puin uzat

Puternic uzat

Desfundat

e 350

e 500

" 500

e 10

10 ± 15

" 15

50 ± 150

100 ± 250

150 ± 300

3 ± 5

5 ± 7

7 ± 10

e 1,5

1,5 ± 3,0

" 3,0

Se recomand s se considere ca tipice drumurile cu îmbrcmintea puin uzat

pentru autovehicule cu destinaie general, iar pentru autoutilitare drumurile cu

îmbrcmintea puternic uzat i desfundat.

Corelaia dintre viteza autovehiculului Va i lungimea denivelrilor l (categoria dedrum), care poate duce la apariia fenomenului de rezonan este prezentat în figura 1.5.

Domeniile de rezonan, indicate în figur, corespund frecvenelor proprii ale

caroseriei de 0,7 ± 2,0 Hz i ale roilor de 8 ± 16 Hz.. Diagrama din fig. 1.5 a fost construit

cu relaia:




15

Fig. 1.5. Corelaia dintre viteza autovehiculului i lungimea denivelrilor

Va ! 0,573 l R ?km/hA, (1.4)

unde R este frecvena perturbatoare, în s-1.

1.4.1. Parametrii pentru aprecierea confortabilitii

Pentru aprecierea corespunztoare a autovehiculelor este necesar s se cunoasc acele

criterii de confort care sunt determinate pe baza efectului fiziologic al vibraiilor.

Elaborarea parametrilor de apreciere a confortabilitii a început aproximativ în anii

1921 ± 1922, îns nu s-a ajuns înc la o rezolvare mulumitoare. Confortabilitatea rmâne

deocamdat o caracteristic la aprecierea fiecruia. În general se admite drept criteriu de

apreciere al confortabilitii autovehiculului acceleraiile suportate de om în timpul mersului.

Micarea cea mai natural a omului, mersul, se poate considera ca o micare periodic cu

frecvena 1,7 Hz dar se deosebete esenial de micarea armonic. Pentru a nu se ajunge la

construcii prea pretenioase de suspensii, ca limit de confort se iau acceleraiile pentru

corpul omului i nu pentru cap.

Luând ca baz rezultatele obinute experimental se pot considera ca limite

urmtoarele acceleraii: pentru confort normal 0,25 g; pentru mersul comod 0,75 g; pentru

confort în cazul aciunilor de scurt durat 1,1 g, la deplasarea corpului în sus i 1,7 g, la

deplasarea corpului în jos.




16

În norma VDI-2057 a fost introdus aa-numita mrime de percepie K, ce indic

limitele de toleran ale omului la vibraii de durat, periodice, de translaie, verticale sau

orizontale, care acioneaz asupra omului, ezând sau în picioare; limitele sunt valabile

pentru un domeniu de frecvene de 0,5«80 Hz. O valoare K=0,1 corespunde aproximativ

pragului de percepere al vibraiilor, pentru valori mai mari fiind indicat în VDI-2057 o scala percepiilor subiective (vezi tabelul 1.3).

T abelul 1.3.

Scala percepiilor subiective dup VDI-2057

Pragul de percepere Treapta Percepia subiectiv

0,1

0,250,63

1,6

4,0

10,0

25,0

63,0

A Nu se simte (pragul perceperii)

B Începe s se simt

C Se simtD Se simte bine

E Se simte puternic

F

Se simte foarte puternic

GH

I

Curbele percepiei uniforme (treptele de percepere) a vibraiilor sinusoidale i

valorile corespunztoare ale acceleraiilor în funcie de frecven sunt date în fig.1.6.

Fig. 1.6. Curbele percepiei uniforme a vibraiilor sinusoidalei valorile corespunztoare ale acceleraiilor.

Curbele din figur se pot exprima cu relaia:

K = 18G1(f) b,

unde G1(f) este o funcie de evaluare a frecvenei; b ±

valoarea efectiv a acceleraiei, în m/s2.




17

Când se analizeaz influena vibraiilor asupra organismului uman, trebuie avut în

vedere i faptul c omul în autovehicul st pe un scaun tapisat, cu suspensie i amortizare.

Corpul omenesc prezint, în ceea ce privete forele de vibraie transmise, o impedan

maxim la circa 5 Hz. Sistemul ³scaun-om´ se deosebete de sistemul ³om´ mai ales prin

plusul de elasticitate a scaunului; în consecin, rezonanele sistemelor scaun-om trebuie sse situeze sub 5 Hz. Datorit acestui fapt, în acest domeniu, apare o mrire a impedanei în

comparaie cu omul care st pe scaunul fr suspensie. Transmiterea unei fore de vibraie

mai mari corespunde unei solicitri mai mari a omului. În schimb, pentru frecvene mai mari

decât frecvena de rezonan, forele de vibraie sunt transmise mai puternic printr-o tapiserie

mai tare decât printr-una mai moale.

Se poate spune c asupra organismului omenesc influena cea mai duntoare o au

acceleraiile verticale ale maselor suspendate i viteza de variaie a acestora în timp (derivata

acceleraiei). Cu cât sunt mai mari acceleraiile i derivata ei, cu atât sunt mai suprtoarevibraiile.

Se poate afirma cu certitudine, analizând cele expuse mai sus, c sensibilitatea

omului la vibraii nu depinde numai de acceleraia vibraiilor ci i de frecvena lor; de aceea,

în cazul în care se msoar acceleraiile în timpul încercrilor pe parcurs ale autovehiculelor,

acestea trebuie analizate în funcie de frecven, pentru a putea determina criteriul de

percepere a vibraiilor.

1.4.2. Influena constantei elastice i a gradului de amortizare asupra

confortabilitii

Din cele expuse, rezult c pentru aprecierea corespunztoare a confortabilitii

autovehiculelor este necesar un parametru care s reprezinte legtura dintre acceleraia

micrii vibratorii a autovehiculului i dimensiunile neregularitilor profilului drumului.

Parametrul de confort Peste raportul dintre acceleraia maxim a caroseriei z max i

înlimea q0 a neregularitilor drumului pe care circul autovehiculul:

P! zmax/ q0 ?cm/s2

*cmA (1.6)

Pentru studiul teoretic al vibraiilor unui automobil, acesta se înlocuiete printr-un

sistem oscilant echivalent (fig. 1.7). Acest sistem care neglijeaz o serie de amnunte din

construcia autovehiculului (existena mai multor pasageri, construcia punilor, etc.) este

foarte complicat datorit celor 11 posibiliti principale de micare.




18

Deducerea unor principii generale, este posibil doar cu foarte mare greutate.

Din aceast cauz, sistemul total se împarte în sisteme individuale. inând seama de

Fig. 1.7. Sistem oscilant echivalent pentru studiul teoretic al vibraiilor unui automobil.

particularitile fizice ale vibraiilor i de scopurile practice ale cercetrilor vibraiilor

autovehiculelor s-a constatat c, pentru calculele inginereti, este posibil înlocuirea

sistemului din fig. 1.7 cu un sistem simplificat cu dou grade de libertate.

Încrctura suplimentar a unui automobil poate complica analiza procesului

vibratoriu. Dac se consider c aceasta este legat practic, rigid de caroserie, atunci

înseamn pur i simplu doar o mrire a masei caroseriei i a momentului de inerie al

acesteia. Dac îns încrctura suplimentar const din pasageri care stau pe scaune cu

suspensie elastic amortizat, atunci apare un sistem oscilant suplimentar pentru fiecare

pasager în parte. La un autobuz, pot fi de exemplu 40 de sisteme oscilante suplimentare.

Pentru a reduce volumul calculelor, se neglijeaz suspensia scaunului pasagerului, iar

greutatea pasagerilor se cumuleaz la greutatea caroseriei.

În figura 1.8, a se prezint schema sistemului oscilant al suspensiei cu arcuri lamelare

a unui autovehicul, pentru o roat, în cazul vibraiilor verticale (se neglijeaz frecarea

uscat). S-a notat cu: m2 ± masa prilor suspendate; m1 ± masa prilor nesuspendate; z

± deplasarea caroseriei; ± deplasarea roii. Pentru uurina tratrii teoretice a influenei

diferiilor parametri ai suspensiei asupra confortabilitii, s-au adoptat urmtoarele ipoteze

simplificatoare:

pulsaia proprie a caroseriei este constant;

amortizarea pneului, fiind mic, se poate neglija;




19

constanta elastic a suspensiei este constant (caracteristic elastic-liniar);

vibraiile caroseriei sunt armonice.

Fig. 1.8. Schema sistemului oscilant al suspensiei unui autovehicul.

Amortizorul hidropneumatic, montat în suspensia autovehiculului, introduce un

element elastic suplimentar k ± corespunztor pernei elastice de gaz din camera de

compensare ± care leag amortizorul de caroserie (v. fig. 1.8, b).

Ecuaiile de micare ale sistemului din figura 1.8, a sunt de forma:

±°

±̄

®

!

!

0)()()(0)()( ....

1

....

2

qk z k z cm

z k

z c

z m

p s

s

\ \ \ \ \ \ (1.7)

inând seama de relaia (1.3), sistemul devine:

±°

±¯

®

!

!

0)sin()()(

0)()(

0

....

1

....

2

t qk z k z cm

z k z c z m

p s

s

R\ \ \ \

\ \ (1.8)

Vibraiile întreinute ale caroseriei fiind considerate de tip armonic, mrimile z i

pot fi reprezentate cu ajutorul vectorilor. Fiecare membru din ecuaiile (1.8) poate fi

reprezentat ca un vector care se rotete cu o vitez unghiular . Metoda cea mai simpl de

rezolvare a acestor ecuaii const în întrebuinarea numerelor complexe pentru reprezentarea

vectorilor. Efectuând operaiile necesare i considerând acceleraia caroseriei 2..

R� z z , se

obine:




20

2

2

1222

2

2

2

12

222

20

..

14)1(

41

¼¼½

»

¬¬«

¹¹ º

¸©©ª

¨

¼¼½

»

¬¬«

©©

ª

¨¹¹

º

¸�

!

m

m

k

k

k

k k D

k

k

k

k

m

m

k

k k

D

m

k

q

z

p

s

p

p s

p

s

p

s

p

p s

s

F F F F

F F

(1.9)în care raportul 0[ R F ! este raportul dintre pulsaia perturbatoare i pulsaia proprie

neamortizat a caroseriei 0. Pulsaia proprie a caroseriei 0 se determin cu relaia:

2

0m

k s![ , (1.10)

iar gradul de amortizare D are expresia:

22m

k

c

D s

! . (1.11)

Ecuaia (1.9) se poate scrie sub form adimensional:

? A ? A2222222

222

2 )1(41)1)(1(

41

((

(�!

Q F F Q F F

F FP

D

D

m

k s , (1.12)

în care 21 mm! Q este raportul maselor nesuspendate i suspendate; = k p/ks ± raportul

constantelor elastice ale pneului i suspensiei autovehiculului. Cu ajutorul relaiei (1.12) se

poate determina parametrul de confort al autovehiculului, pentru oricare din valorile = /0, dac se cunosc mrimile i i, de asemenea, parametrul D.

Reprezentarea grafic a parametrului | | în funcie de raportul , pentru diferite

grade de amortizare D (fig. 1.9; curbele 1 corespund la D = 0, curbele 2 ± la D = �, iar curba

3 ± la Dopt), indic existena a dou domenii de rezonan: rezonan de frecven joas i

rezonan de frecven înalt.

Fig. 1.9. Variaia parametrului de confort înfuncie de raportul F pentru diferite grade deamortizare.




21

Prin introducerea amortizorului în sistemul vibrant se obine valoarea minim

posibil a amplitudinii maxime în cazul rezonanei. Când D = 0, amplitudinea vibraiilor este

infinit; un caz analog este i pentru D = �. Prin urmare, între aceste dou valori extreme ale

parametrului D trebuie s fie acea valoare optim Dopt la care amplitudinea de rezonan s

fie minim. Parametrul de confort maxim va corespunde acelei valori D la care curba =f(, D) va avea tangenta orizontal în b sau în c. Pentru aceasta este necesar s se obin

prima derivat a ecuaiei, determinându-se astfel înclinarea curbei, care se egaleaz cu zero

pentru punctul b.

Efectuarea operaiilor cuvenite duce la soluia optim a amortizrii:

2

1(

!

Q

opt D (1.13)

Variaia parametrului de confort în care s-a înlocuit Dopt calculat cu relaia (1.13) este

dat în figura 1.9 (curba 3) pentru exemplul respectiv.

Asupra confortabilitii, dac parametrii suspensiei i amortizorului rmân aceiai,

influeneaz i încrctura util a autovehiculului. Prof. Dr. M. Mitschke arat c

acceleraiile caroseriei la vehiculul gol sunt mult mai mari decât la vehiculul complet

încrcat, pentru toate frecvenele perturbatoare. Pentru exemplificare, în fig. 1.10 s-a

reprezentat parametrul de confort - folosind relaia (1.10) ± pentru un autocamion ale

crui date sunt indicate în figur (curba 1 corespunde autovehiculului complet încrcat, iar curba 2 ± autovehiculului fr sarcin util, ambele curbe fiind calculate pentru D = 0,485).

Fig. 1.10. Parametrul de confort pentru un autocamion.




22

Exist prerea c soluia cea mai ieftin de îmbuntire a confortabilitii ar fi

modificarea caracteristicii de amortizare în funcie de sarcina util a autovehiculului dei

cercetrile au artat c numai prin modificarea lui D nu se constat o ameliorare sesizabil a

parametrului de confort. Confortabilitatea poate fi îmbuntit în apropierea primului vârf

de rezonan printr-o suspensie mai elastic (moale), ceea ce înseamn c constanta elastick s trebuie s se modifice în acelai sens ca i masa suspendat.

Micorarea gradului de amortizare D duce la mrirea parametrului de confort

(creterea acceleraiilor, respectiv micorarea confortului), în apropierea primului vârf de

rezonan (fig. 1.11; curba 1 corespunde la D = 0,3, curba 2 ± la D = 0,4 i curba 3 ± la D =

0,49), în schimb, în zona celui de-al doilea vârf, se îmbuntete oarecum confortul.

Fig. 1.11. Influena gradului deamortizare asupra parametrului

de confort.

Fig. 1.12. Influena constantei elasticeasupra confortabilitii.

Confortabilitatea unui autovehicul poate fi îmbuntit în limite largi prin

modificarea constantei elastice a suspensiei k s (fig. 1.12; curba 1 corespunde la k s = 1000

N/cm, curba 2 ± la k s = 1240 N/cm i curba 3 ± la 1500 N/cm). Parametrul de confort se

micoreaz ± în zona primului vârf al rezonanei ± aproximativ proporional cu k s, în zona

celui de-al doilea vârf, efectul modificrii constantei elastice este neînsemnat.

Corelând modificarea gradului de amortizare cu modificarea constantei elastice a

suspensiei, se pot aduce îmbuntiri mai sesizabile confortabilitii.În general, se recomand pentru vehiculul complet încrcat D = 0,2...0,3, iar pentru

vehiculul fr sarcin util D = 0,28...0,43. Prof. M. Mitschke recomand, pentru rezolvarea

problemelor contradictorii ale confortabilitii i siguranei în circulaie, un grad de

amortizare D= 0,43 pentru vehiculul gol i D = 0,3 pentru vehiculul complet încrcat.




23

Micorarea frecvenelor normale ale vibraiilor proprii i apropierea lor produce

micorarea acceleraiilor caroseriei i face ca vibraiile s devin periodice, determinând

mrirea confortabilitii. Cu cât sunt mai apropiate frecvenele vibraiilor proprii ale

suspensiilor din fa i spate, cu atât este mai mare confortabilitatea autovehiculului.




24

CAPITOLUL 2

AMORTIZOARE PENTRU AUTOVEHICULE RUTIERE

2.1. ROLUL I IMPORTANA AMORTIZOARELOR

Pentru amortizarea vibraiilor, în suspensia tuturor autovehiculelor moderne s-au

introdus amortizoare hidraulice. Amortizorul este un mecanism folosit pentru disiparearapid a energiei vibraiilor verticale ale caroseriei i a vibraiilor roilor, ceea ce reprezint

de fapt asigurarea confortului i siguranei circulaiei. Amortizorul se monteaz, în suspensia

autovehiculului, paralel cu elementul elastic principal.

Influena amortizorului asupra vibraiilor maselor suspendate i nesuspendate este

redat schematic în fig. 2.1, în care curbele cu linie subire reprezint vibraiile neamortizate,

iar curbele cu linie groas ± vibraiile amortizate. Amortizorul este, prin urmare, un element

de baz al suspensiei autovehiculului, element care determin i caracterizeaz gradul de

amortizare al vibraiilor caroseriei, produse de aciunile cu caracter aleator aleneregularitilor îmbrcminii drumului.

Fig. 2.1. Influena amortizorului asupra vibraiilor maselor suspendatei nesuspendate ale autovehiculului




25

În prezent, amortizoarele care se folosesc cel mai mult sunt cele hidraulice

telescopice. Aceste amortizoare au dimensiunile i greutatea mai mici decât amortizoarele cu

pârghie, precum i o durabilitate mai mare i stabilitate în funcionare. Printr-o montare

corespunztoare, amortizorul telescopic mrete i stabilitatea caroseriei.

Folosirea unor amortizoare defecte sau ineficace (incorect calculate sau alese pentruautovehiculul respectiv) reduce sau anuleaz temporar sarcina pe roat, micorând, respectiv

anulând, aderena pneului; aceasta favorizeaz alunecarea sau patinarea roii la frânarea,

respectiv accelerarea, autovehiculului. În acelai timp se înrutete inuta de drum a

autovehiculului, datorit mririi posibilitilor de derapare. Utilizarea unor amortizoare

defecte mrete considerabil uzura pneurilor i poate duce chiar la ruperea unor elemente ale

suspensiei sau ale saiului (caroseriei) în punctele de prindere.

Atât în S.U.A. cât i în Europa se observ o tendin în direcia îmbuntirii calitii

i duratei de funcionare a amortizoarelor telescopice.Pentru proiectarea corect a unor noi tipuri de amortizoare telescopice i pentru

îmbuntirea performanelor amortizoarelor actuale, este necesar cunoaterea temeinic a

elementelor care influeneaz nemijlocit asupra calitii i durabilitii în funcionare a

acestora. Este, de asemenea, necesar s se cunoasc cum trebuie s se fac alegerea gradului

i a caracteristicii de amortizare pentru un anumit tip de suspensie.

2.2. SCURT ISTORIC AL DEZVOLTRII AMORTIZOARELOR AUTO

Dezvoltarea construciei de amortizoare a fost determinat de cerinele impuse

confortabilitii autovehiculelor, cerine care au crescut pe msur ce s-a dezvoltat tehnica

automobilistic. În primii ani ai automobilismului nu se acorda o atenie deosebit

problemelor de confort, deoarece suspensiile aveau ca element elastic arcuri lamelare rigide,

cu o autoamortizare foarte mare. Tendinele de îmbuntire s-au limitat în acea perioad la

întrebuinarea arcurilor lamelare suprapuse. Trebuie remarcat faptul c în 1904 a fost

elaborat suspensia independent pe arc lamelar, dispus transversal, a roilor din fa; astfel

de suspensii, dei unitare, au contribuit la accelerarea dezvoltrii construciei de amortizoare.

Creterea preteniilor fa de confortul autovehiculelor a dus la înlocuirea arcurilor

rigide cu elemente mai elastice, ceea ce a impus introducerea de amortizoare în suspensia

autovehiculelor.

Primele amortizoare au fost de tip cu friciune. În 1903, s-a creat amortizorul cu

friciune cu discuri care a fost folosit în principal pân în 1920 când, datorit micorrii

însemnate a rigiditii suspensiei, a trebuit s fie înlocuit treptat cu amortizorul hidraulic.




26

Amortizorul cu friciune cu discuri, este format din câteva discuri, 1 (fig. 2.2 ± amortizorul

REPUSSEAU), comprimate de arcul stelat 2 i piulia 3.

Fig. 2.2. Amortizor cu friciune cu discuri.

Pentru suspensiile independente, unde dezbaterea este mare, ca urmare a rigiditii

mici a elementului elastic, s-au creat amortizoarele telescopice cu friciune (1906). Una din

construciile moderne ale amortizorului telescopic cu friciune ± de tip Automax ± este dat

în fig. 2.3, construcie care se mai folosete, destul de rar, i în prezent. Amortizoarele cu

friciune s-au mai folosit pân în 1935, dar numai la unele tipuri de automobile i în special

la cele de curse. În S.U.A., înc din 1933 nu s-au mai întrebuinat amortizoare cu friciune.În perioada 1904 ± 1914 au fost elaborate construciile

pentru aproape toate tipurile principale de amortizoare,

inclusiv pentru amortizorul telescopic care s-a rspândit mult

mai târziu.

Primele tipuri de amortizoare hidraulice (1905 ± 1906)

au fost amortizoarele cu tambur, sau cu palete. Una din

variantele moderne ale acestui amortizor ± produs de firma

HOUDAILLE ± este reprezentat în fig. 2.4. În corpul 1 alamortizorului sunt dispuse camera de compensare A i

camerele de lucru B, care comunic între ele prin dou canale

2, reciproc perpendiculare. Camerele B sunt alimentate cu

lichid prin supapa de umplere 3 . Seciunea de trecere a

Fig. 2.3. Amortizor telescopiccu friciune




27

canalelor 2 se regleaz prin supapa 4, cu ajutorul tiftului 5. La cursa de comprimare, lichidul

împins de paletele 6, acionate de levierul 7, trece aproape liber prin supapa de comunicare 8,

iar la cursa de destindere trece numai prin canalul 2, trebuind s înving rezistena supapei 4.

Fig. 2.4. Amortizor hidraulic cu tambur

Termostatul 9 compenseaz automat diferenele de fore, datorate variaiei viscozitii

lichidului ca urmare a creterii temperaturii de funcionare. Aceste amortizoare au fost

folosite aproximativ pân în 1945.

Tendina de mrire a confortabilitii autovehiculelor a condus la o folosire mult mai

larg a suspensiei independente la roile din fa. Aceste suspensii, mult mai elastice, încep

s fie echipate cu amortizoare hidraulice cu piston (denumite i cu pârghie). În S.U.A. de

exemplu, în 1930 numai 22% din totalul modelelor de autoturisme au fost echipate cu

amortizoare hidraulice cu tambur, 54% fiind echipate cu amortizoare hidraulice cu piston.

În perioada 1914 ± 1930, în afar de dezvoltarea construciei principalelor tipuri de

amortizoare hidraulice, au fost elaborate multiple sisteme de reglare a rezistenei

amortizorului în procesul de exploatare a autovehiculului. Îns, deoarece aceste metode nu

au produs o îmbuntire simitoare a confortabilitii, ulterior nu s-au mai folosit.

Dup anul 1930 se continu aciunea de îmbuntire a amortizoarelor hidraulice.

Astfel se elaboreaz i încep s se rspândeasc amortizoarele hidraulice cu pârghie, cu

aciune dubl, fora de rezisten fiind mai mare la cursa de destindere; aceste amortizoare au

fost folosite pentru prima dat la autocamioane i autobuze, cam prin anul 1916. În anul

1941, în S.U.A., din 48 de modele de autoturisme numai 5 au fost echipate cu amortizoare

hidraulice cu pârghie cu aciune simpl, cu fora de rezisten numai la cursa de destindere.

Aproximativ prin anul 1940 a fost creat amortizorul hidraulic cu pârghie ± cu aciune dubl ±




28

cu dispunerea coaxial a cilindrilor i cu supape de descrcare, folosit pe scar larg pân în

anul 1960.

Dup anul 1930 începe s se rspândeasc amortizorul hidraulic telescopic, în special

la suspensia autoturismelor; în anul 1932 a aprut amortizorul hidraulic telescopic

MONROE (S.U A.). La început, acest tip de amortizor avea un singur cilindru, iar funcionarea era greoaie. În continuare, aceste construcii s-au îmbuntit mult, ajungând ca

înc în anul 1950, 25% din totalul autoturismelor s fie echipate cu astfel de amortizoare. În

prezent, toate autoturismele i marea majoritate a autobuzelor sunt echipate cu amortizoare

hidraulice telescopice. Amortizoarele telescopice nu au fost montate la toate tipurile de

autocamioane, dar acest lucru devine din ce în ce mai necesar; se gsesc în special la axa din

fa a autocamioanelor.

Dezvoltarea ulterioar a amortizoarelor telescopice a dus la crearea în 1948 a

amortizorului monotubular modern, iar în 1950 la apariia amortizorului telescopicmonotubular hidropneumatic (DE CARBON) care se rspândesc tot mai mult.

Pentru asigurarea unui confort optim de cltorie, indiferent de condiiile de

exploatare ale autovehiculului, au început s se foloseasc amortizoare reglabile.

În prezent, marea majoritate a amortizoarelor hidraulice telescopice se fabric în

întreprinderi specializate, ceea ce a permis obinerea unui plus de calitate i siguran în

exploatare.

2.3. CONSTRUCIA I FUNCIONAREA AMORTIZOARELOR

HIDRAULICE TELESCOPICE

Pentru ca amortizorul hidraulic telescopic s corespund scopului este necesar ca

acesta s îndeplineasc urmtoarele condiii:

- s asigure o amortizare corespunztoare a vibraiilor caroseriei i roilor

autovehiculelor;

- s asigure stabilitatea caracteristicii de amortizare în diferite condiii de

exploatare i climaterice;

- s aib durat mare de funcionare, greutate i dimensiuni de gabarit mici,

precum i o construcie tehnologic;

- s se monteze uor în cadrul suspensiei autovehiculului.

Caracteristica de amortizare. Amortizorul hidraulic din suspensia auto disipeaz

energia vibraiilor relative ale caroseriei fa de vibraiile roilor prin transformarea

ireversibil a energiei menionate în energia termic a unui lichid comprimat. Energia




29

termic a lichidului comprimat se datoreaz frecrii lichide (vâscoase) care apare la

scurgerea acestuia prin orificii-drosel mici i prin supapele de descrcare.

Rezistena hidraulic a unui amortizor telescopic este definit de expresia general:

P a= c vi, (2.1)

în care: c este coeficientul de rezisten al amortizorului; v ± viteza de deplasare vertical

relativ a roii fa de caroserie (respectiv a pistonului); i ± indicele de putere. În funcie de

construcia supapelor i de viscozitatea lichidului, indicele de putere i poate fi mai mare,

egal, sau mai mic decât unitatea.

Caracteristica extern a unui amortizor reprezint dependena dintre fora de

rezisten a amortizorului P a i viteza pistonului v p, adic P a= f (v p). În funcie de indicele i,

caracteristica extern a unui amortizor poate fi liniar dac i = 1, progresiv dac i " 1 sau

ptratic dac i = 2 i regresiv dac i 1. Avantajul amortizorului cu caracteristic progresiv const în faptul c rezistena acestuia este neînsemnat la viteze mici aleroii în

raport cu caroseria i crete rapid odat cu creterea vitezei vibraiilor. Avantajul

amortizorului cu caracteristic regresiv îl reprezint forele de rezisten mai mici la viteze

mari ale vibraiilor i deci transmiterea unor fore mai mici la caroserie.

Caracteristica optim de amortizare este o caracteristic de form ptratic

(parabolic), care asigur un confort de cltorie corespunztor. De asemenea, vibraia axei

autovehiculului se amortizeaz mai repede dup legea ptratic, valorile extreme ale

acceleraiei axei devenind astfel minime. Se obine în felul acesta o siguran mai mare încirculaie, ceea ce este foarte important pentru autovehiculele moderne.

În funcie de raportul dintre coeficienii de rezisten pentru cursa de comprimare cc

i pentru cursa de destindere cd , amortizoarele hidraulice telescopice pot fi cu dublu efect sau

cu simplu efect (cc = 0); amortizoarele cu dublu efect au caracteristica simetric (cc = cd ) sau

asimetric (cc cd ).

Fig. 2.5. Caracteristica extern aunui amortizor.




30

Marea majoritate a amortizoarelor actuale au caracteristic de amortizare asimetric

(fig. 2.5), fora de amortizare la cursa de comprimare fiind mult mai mic decât la cursa de

destindere. Folosirea unei astfel de caracteristici este motivat prin tendina de a micora

efectul unor ocuri unitare, la trecerea autovehiculului peste denivelri proeminente, printr-o

amortizare mai mic la cursa de comprimare. În construciile actuale exist raportul:

cd = (2«5) cc. (2.2)

Cu cât suprafaa îmbrcminii drumului pe care circul autovehiculul este mai

neregulat, cu atât trebuie s fie mai mare diferena dintre coeficienii cd i cc. Când roata

autovehiculului trece peste o denivelare proeminent, viteza masei nesuspendate crete i

prin amortizor se va transmite o for însemnat, excluzând elementul elastic al suspensiei;

aceast for poate fi micorat prin micorarea coeficientului cc. În cazul circulaiei pe

drumuri cu neregulariti lungi, line (osele cu beton asfaltic sau autostrzi), este neraionalo diferen mare între coeficienii cd i cc; la trecerea peste denivelri sub form de adâncituri

se poate pierde contactul roii cu solul, deoarece componenta orizontal a roii este mult mai

mare decât componenta vertical. Coeficientul mediu de rezisten al amortizorului c este

definit de relaia:

C = (cd + cc) /2 (2.3)

i are valori determinate pentru diferite clase de autovehicule, conform tabelului 2.1.

T abelul 2.1

Valorile medii ale coeficientului de rezisten al amortizorului cu supapele închise, în Ns/m

Autovehicululcc cd c

Fa Spate Fa Spate Fa Spate

Autoturisme cu:- microcilindree- cilindree mic i medie- cilindree mare

Autocamioane *):Ga 90*103 NGa " 90*103 N

AutobuzeGa " 105 N

36010301380

11101660

860

450900920

1530

900

300038804440

587014300

13800

331041004470

11700

13400

168024552890

34907980

7330

188025002695

6615

7150

*) Ga ± greutatea total a autovehiculului.




31

Coeficientul c se alege astfel ca amortizarea vibraiilor suspensiei s asigure confortul

pasagerilor i protejarea mrfurilor în condiiile circulaiei autovehiculului pe drumuri cu

suprafee neregulate. O intensitate mare de amortizare a vibraiilor de frecven joas duce la

apariia de acceleraii suprtoare pentru pasageri; din aceast cauz se recomand limitarea

forei de amortizare la o anumit vitez critic vcr (fig. 2.5), prin deschiderea unor supapecare micoreaz fora de rezisten a amortizorului. La amortizoarele moderne, viteza critic

vcr are valori cuprinse în limitele 0,15 ± 0,4 m/s. Aceast vitez constituie în acelai timp un

criteriu pentru determinarea forelor maxime de rezisten P cr ale amortizorului, obinute în

regimul de funcionare a orificiilor-drosel, fore ce caracterizeaz începutul funcionrii

supapelor de descrcare ale amortizorului.

Clasificarea amortizoarelor telescopice. Schema clasificrii principiale a

amortizoarelor hidraulice telescopice este dat în figura 2.6.Marea majoritate a uzinelor de automobile din lume folosesc de preferin

amortizoare telescopice bitubulare. Amortizorul telescopic bitubular, comparativ cu

amortizorul monotubular, are lungimea mai mic, iar inelul de etanare nu este supus

presiunii ridicate a lichidului. În schimb, amortizorul monotubular are, la un diametru

exterior egal cu al amortizorului bitubular, un diametru al pistonului mult mai mare (pân la

50%) i o rcire mai bun în timpul funcionrii, fiind mai uor cu 25 ± 30% comparativ cu

amortizorul bitubular. Amortizorul monotubular este mai sensibil la ocurile produse de

neregularitile drumurilor de categorie inferioar, având o durabilitate mai mic. Din aceast

cauz, productorii de automobile din S.U.A. folosesc amortizoare telescopice monotubulare

pentru piaa intern i bitubulare pentru piaa extern.

Fig. 2.6. Schema clasificrii amortizoarelor hidraulice telescopice.

Nereglabile

Scurgerea lichidului

în sens unic

Scurgerea alternativã

a lichidului

Nereglabile

Mecanic Semiautomat Autoreglabile

Reglabile

Bitubulare

Cu camerã de

compensare

Hidropneumatice

Monotubulare

Amortizoare telescopice




32

Amortizoarele la care lichidul se scurge în acelai sens au o serie de avantaje fa de

amortizoarele la care scurgerea lichidului este alternativ. Astfel, la amortizoarele din prima

categorie se realizeaz mai uor fore mari de rezisten la cursa de comprimare; acestea au o

rcire mult mai bun, deoarece lichidul vine mai des în contact cu peretele exterior al tubului

± rezervor. În schimb, apare o cantitate mai mare de emulsie de lichid, iar amplasareasupapelor este îngreunat.

2.3.1. Amortizoare telescopice nereglabile

2.3.1.1. Amortizoare bitubulare nereglabile

Construcia unui amortizor telescopic bitubular nereglabil este reprezentat în figura

2.7.

Subansamblurile principale ale amortizorului sunt: ² pistonul 2 cu orificii de trecere i supapa de destindere;

² ansamblul 1 al orificiilor de trecere i supapei de comprimare prin care se face

legtura între compartimentul A de sub

piston i compartimentul C de compresie;

² sistemul de ghidare i etanare 3.

La partea suspendat a automobilului este

montat captul superior 4 al amortizorului, prin

intermediul unei buce elastice din cauciuc 5.

Solidare cu captul superior 4 sunt tija 6 a pistonului

2 i tubul de protecie 7 al tijei. La partea

nesuspendat este montat captul inferior 10, prin

elementul elastic 11. Tubul rezervor 9 face legtura

între captul inferior 10, i sistemul de ghidare i

etanare 3, constituind în acest fel corpul

amortizorului. Cilindrul de lucru 8, în care culiseaz

pistonul 2, este montat prin presare în corpul

sistemului de ghidare i etanare 3, i se sprijin pe

captul inferior 10. Volumul interior al cilindrului de

lucru 8, împrit de piston în dou compartimente A i

B, este umplut cu lichid vâscos. Datorit deplasrilor

Fig. 2.7. Construcia amortizor-ului hidraulic telescopic bitubular nereglabil.




33

relative dintre masa suspendat i nesuspendat, la deplasarea pistonului 2 în cilindrul de

lucru 8, lichidul se deplaseaz dintr-un compartiment în altul prin orificiile din piston.

Întrucât, la apropierea maselor, tija pistonului intr complet în compartimentul B, o parte din

lichid, egal cu volumul tijei, trebuie evacuat prin ansamblul 1 în rezervorul de compensare

C format între cilindrul de lucru 8 i tubul rezervor 9. Rezervorul de compensare C, umplut parial cu lichid, are rolul de a asigura aa-numitul proces de recuperare, adic schimbul de

lichid dintre cilindrul de lucru i rezervorul de compensare la introducerea i scoaterea

consecutiv a tijei 6.

În figura 2.8 se prezint funcionarea amortizorului în diferite regimuri la cele dou

curse.

Fig. 2.8. Funcionarea amortizorului hidraulic telescopic bitubular cu dublu efectcu circulaia lichidului în ambele sensuri.

La cursa de comprimare (fig. 2.8, a), în cazul vitezelor mai mici decât viteza critic,

lichidul trece din compartimentul A în B, prin orificiile 3, dup ce învinge fora foarte slab a

arcului disc 2. Compensarea volumului tijei introduse în compartimentul B se face printrecerea lichidului din compartimentul A în C prin seciunea mic din piulia supapei de

comprimare 8 i canalele 7. la viteze mai mari decât viteza critic, lichidul nu mai are timp

s se scurg prin orificiile 3. În acest caz, crete presiunea lichidului din compartimentul A,

iar fora de presiune pe supapa de comprimare 8 deplaseaz în jos plunjerul supapei,




34

eliberând o seciune de trecere mai mare, ceea ce face ca creterea forei de rezisten a

amortizorului, dup viteza critic, s fie mai mic.

La cursa de destindere (fig. 2.8, b), lichidul din partea superioar (compartimentul B)

este comprimat i, ca urmare, arcul disc 2 este presat pe piston, închizând orificiile 3.

Lichidul trece prin orificiile 1 i ajunge la rondela obturatoare 4 a supapei de destindere. Încazul în care viteza relativ de deplasare a pistonului este mai mic decât viteza critic, fora

de presiune a lichidului este mai mic decât fora de precomprimare a arcului 5, iar scurgerea

lichidului se efectueaz prin nite fante din rondela obturatoare 4.

Cum volumul eliberat de sub piston nu poate fi umplut cu lichid din compartimentul

B (datorit tijei ce iese în afar), se creeaz o depresiune care ridic supapa 6, format dintr-

un inel liber. În acest fel, se creeaz o comunicare între compartimentele A i C, care permite

completarea volumului de lichid din compartimentul A la urcarea pistonului. La viteze mai

mari decât viteza critic, timpul de trecere a lichidului din compartimentul B în A, prinorificiile mici din rondelele obturatoare 4, devine insuficient. În acest caz, presiunea din

compartimentul B crete i învinge fora de precomprimare a arcului 5 al supapei de

destindere, provocând îndeprtarea rondelelor de pe scaun i formarea unei seciuni de

trecere mai mare.

La un asemenea amortizor, într-un ciclu complet de lucru, între cilindrul principal i

rezervorul de compensare se vehiculeaz o cantitate de lichid egal cu volumul tijei. Datorit

volumului mic de lichid ajuns în rezervorul de compensare aflat în contact nemijlocit cu

aerul, schimbul de cldur este îngreunat.

În figura 2.9 este reprezentat construcia unui amortizor bitubular cu direcie unic

de scurgere a lichidului (de tip Armstrong).

Pentru asigurarea circulaiei totale, supapa de destindere, format din rondela 3, arcul

elicoidal 2 i piulia de reglare 1, este montat în tubul deversor antispum 4, fcând

comunicarea între compartimentele A i C, iar supapa de comprimare 9 este montat în

corpul pistonului, fcând comunicarea între compartimentele A i B.

Funcionarea amortizorului este urmtoarea:

La cursa de comprimare, în cazul vitezelor mici de deplasare ale pistonului, lichidul

se scurge din compartimentul A în compartimentul B, prin nite frezri calibrate de pe partea

frontal a piuliei 10. Deoarece volumul disponibil în compartimentul B este mai mic decât

cel dislocat de piston în A, un volum de lichid egal cu volumul tijei este trecut prin tubul

deversor 4, prin deschiderea supapei de destindere, în rezervorul de compensare C. La viteze




35

Fig. 2.9. Construcia amortizoruluihidraulic telescopic bitubular cucirculaia lichidului în sens unic.

relativ mari ale pistonului, presiunea din

compartimentul A crete i deschide supapa de

comprimare 9, oferind lichidului o seciune de

trecere mai mare.

La cursa de destindere, la viteze mici ale pistonului, lichidul se scurge din compartimentul

B în A, prin frezrile frontale din piulia 10.

Volumul A nu se poate umple numai cu lichidul

scurs din B, diferena necesar completându-se

prin lichidul aspirat din camera de compensare C,

care ptrunde în volumul de sub piston, învingând

fora slab a arcului 11 al supapei de compensare

12. Când viteza pistonului se mrete, timpul descurgere a lichidului prin frezrile din piuli este

insuficient. Creterea presiunii lichidului din

compartimentul B, care, prin tubul 4, acioneaz

asupra supapei de destindere, deplaseaz în jos

rondela 3. Se formeaz astfel o seciune mai mare

de trecere a lichidului. Lichidul, scpat pe lâng

tija pistonului, se întoarce în camera de

compensare prin tubul 7. Inelul 8, montat în

camera de compensare, are rolul de a împiedica

emulsionarea lichidului în timpul funcionrii

amortizorului. Manonul de cauciuc 6 îndeplinete rolul elementului elastic limitator al

suspensiei pentru cursa de comprimare.

La acest amortizor, datorit amplasrii exterioare a supapei de destindere, diametrul

cilindrului exterior este mai mare decât la alte amortizoare, ceea ce duce la o rcire mai bun

în timpul funcionrii. În plus, schimbul de cldur este îmbuntit i prin vehicularea în

rezervorul C, la un ciclu de funcionare, a întregului volum de lichid din cilindrul de lucru al

amortizorului. Dezavantajul principal al acestor amortizoare fa de cele cu circulaia

lichidului în ambele sensuri const în fore de presiune mai mari la diametre exterioare egale,

cu consecine nefavorabile asupra durabilitii supapelor de descrcare.




36

Fig. 2.10. Construc-ia amortizoruluimonotubular hidro-

pneumatic.

2.3.1.2. Amortizoare monotubulare nereglabile

Amortizoarele telescopice monotubulare în comparaie cu cele bitubulare au, la

diametre exterioare egale, un diametru al pistonului mai mare cu pân la 50%, sunt mai

uoare cu 25«30% i au o rcire mai bun. În schimb, amortizoarele monotubulare sunt mai

sensibile la ocurile produse de neregularitile drumului.La amortizoarele monotubulare, camera de compensare este dispus axial, în

prelungirea cilindrului de lucru. Lichidul i gazul din camera de compensare pot fi separate

între ele sau în contact direct. Dup presiunea gazului din camera de compensare,

amortizoarele monotubulare se împart în dou categorii: cu presiune joas i cu presiune

înalt (hidropneumatice).

În figura 2.10 este reprezentat construcia amortizorului

monotubular hidropneumatic de tip De Carbon. În camera de

compensare 1 se introduce azot sub presiunea de circa 2,5 N/mm2.Perna de aer este separat de lichid prin intermediul unui piston

flotant 2. Compensarea necesar a volumului, datorit micorrii

lui la cursa de comprimare, se obine prin comprimarea pernei

elastice de gaz i deplasarea pistonului flotant în sus. La cursa de

destindere, volumul care se elibereaz este ocupat de gazul din

compartimentul 1, care se destinde i deplaseaz în jos pistonul

flotant. La acest amortizor, orificiile de trecere i supapele de

descrcare sunt montate în pistonul 3.

Datorit elasticitii camerei de compensare, amortizorul

îndeplinete i rolul de element elastic suplimentar al suspensiei.

2.3.2. Amortizoare telescopice reglabile

Pentru un anumit profil de drum, o anumit vitez de

deplasare i o anumit stare de încrcare a automobilului, existun singur reglaj optim al caracteristicii de amortizare. Schimbarea

parametrilor de mai sus în timpul exploatrii automobilului ar

necesita i o schimbare a reglajului în vederea meninerii condiiilor de confort i stabilitate.

De aici a aprut necesitatea utilizrii unor amortizoare cu caracteristic reglabil.

Posibilitatea reglrii caracteristicii de amortizare permite folosirea aceleai tipodimensiuni de




37

amortizor la automobile diferite, precum i refacerea reglajului iniial dup parcurgerea unui

anumit numr de kilometri.

Modificarea caracteristicii de amortizare se poate realiza prin:

- modificarea orificiilor calibrate de trecere pentru viteze v p vcr ;

- modificarea presiunii de deschidere a supapelor de descrcare, prin modificarea prestrângerii arcurilor de supape pentru viteze v p " vcr .

Fig. 2.11. Construcia amortizorului reglabil cu dublu efect.




38

În figura 2.11 este reprezentat o seciune prin amortizorul reglabil Armstrong ±

Anglia, care permite modificarea caracteristicii de amortizare pentru ambele curse. Reglajul

se face prin modificarea seciunii orificiului calibrat Oc (fig. 2.11, a) de form inelar, prin

deplasarea axial a vârfului tronconic al urubului de reglare (comandat prin rotirea rozetei

2). Fixarea rozetei într-o anumit poziie este asigurat de bila opritorului 3. Dezavantajulconstruciei const în faptul c forele de amortizare la destindere i la comprimare se

condiioneaz reciproc, un reglaj independent al celor dou fore fiind imposibil.

Pentru echiparea autoturismelor Rolls-Royce, firma a realizat o variant de amortizor

cu comand electromagnetic la distan (fig. 2.11, b), realizat printr-un buton de pe tabloul

de bord de ctre conductorul auto. Prin acionarea butonului, miezul 5 al electromagnetului

4, apsând asupra roii cu clichet 7 (fixat cu tachetul 6), rotete la un unghi determinat

sertarul 8 în care sunt practicate patru orificii calibrate Oc. Celor patru poziii ale butonului

de comand le corespunde trecerea lichidului prin patru, trei, dou sau un singur orificiucalibrat, realizându-se urmtoarele condiii de funcionare:

² deplasarea pe asfalt cu viteze pân la 55 km/h;

² deplasarea pe drum ru;

² deplasarea cu jumtate din sarcin;

² deplasarea cu sarcin maxim.

În figura 2.12 este reprezentat construcia unui amortizor I.C.P.A.T.-Braov, care

permite intervenia manual independent asupra caracteristicii de amortizare pentru cursa de

comprimare i destindere la viteze ale pistonului ce depesc viteza critic.

Fig. 2.12. Construcia amortizoru-lui hidraulic cu dublu efect, cureglare independent a caracteris-ticii de amortizare pentrucomprimare i destindere.




39

Reglarea se realizeaz astfel:

- La cursa de destindere, (amortizorul fiind demontat de pe automobil) prin

rsucirea tijei fa de corp, dup ce tija a fost în prealabil apsat spre interior astfel încât

capul hexagonal al corpului supapei de destindere 1 s ptrund în degajarea corespunztoare

a corpului supapei de comprimare 2. Prin aceasta, se modific prestrângerea arcului 3 alsupapei de destindere. aiba elastic 4 asigur ase poziii fixe la o rotaie complet;

- La cursa de comprimare, (amortizorul nefiind demontat de pe automobil)

prin rotirea urubului de reglare 5. Aceasta, prin intermediul conului de presiune 6, modific

prestrângerea arcului 7 al supapei de compresie.

În figura 2.13 este prezentat principiul de funcionare al amortizoarelor Bilstein cu

reglare automat a caracteristicii la destindere în funcie de sarcina care acioneaz asupra

suspensiei.

Fig. 2.13. Principiul de funcionare al amortizoarelor cu reglare automat acaracteristicii de amortizare.

Soluia din figura 2.13, a este o variant cu acionare asupra orificiilor de trecere, iar

soluia din figura 2.13, b cu acionare asupra talerului supapei de descrcare. La ambele

variante, tija amortizorului 6, de form tubular este legat de camera de comand 1, carecomunic cu elementele pneumatice ale suspensiei, prin conducta 2. La varianta din figura

2.13, a, la creterea sarcinii utile, are loc i creterea presiunii aerului din elementele

suspensiei, creterea care, prin intermediul diafragmei 4, învinge rezistena arcului 3 i, prin

intermediul tijei 9, deplaseaz plungerul 5, care obtureaz treptat orificiile calibrate 7, mrind

fora de amortizare la viteze mici ale pistonului 8. În varianta din figura 2.13, b, la creterea




40

sarcinii, tija 4 mrete apsarea asupra talerului supapei de destindere, prin intermediul

ciocului 5, ceea ce duce la creterea forei de amortizare la viteze mari ale pistonului.

2.4. FORME I DIMENSIUNI ALE AMORTIZOARELOR HIDRAULICE

TELESCOPICEForma i dimensiunile amortizoarelor hidraulice telescopice trebuie s corespund

STAS 9052 ± 88 iar în cazul amortizoarelor modernizate trebuie s fie conform desenelor de

execuie acceptate de comun acord de ctre beneficiar i productor.

Conform STAS 9052 ± 88, amortizoarele hidraulice telescopice bitubulare, cu dublu

efect, destinate echiprii suspensiilor vehiculelor rutiere vor avea formele din figura 2.14 iar

dimensiunile principale vor trebui s corespund datelor trecute în tabelul 2.2.

Fig. 2.14. Forma i dimensiunile amortizoarelor hidraulice telescopice

Amortizoarele hidraulice telescopice se execut cu:

- capete de prindere cu buc;

- capete de prindere cu tij.

Capetele de prindere cu buc se execut în trei forme constructive:

- forma R, cu buc de cauciuc conic, conform fig. 2.15;

- forma P, cu articulaie elastic, conform fig.2.16;

- forma F, cu flexibloc, conform fig. 2.17.Capetele de prindere cu tij se execut în forma T, conform fig. 2.18.




41

T abelul 2.2.

Dimensiunile principale ale amortizoarelor hidraulice telescopice

Mrimeaamortizo-

rului(diametrul

pistonului)H

max Lc

¡

4 d d1 D D1

Fora maximde amortizare a pistonului laVmax=0,58 m/s

N

Variantaconstructiva capului de

prinderesuperior i

inferior

Domeniul deutilizare

com- pri-mare

destin-dere

28

50«300

75

28 12 39 43 2000 3000

R5P1,P2,P3,P4,P9F1,F2,F8T1,T2,T3,T4T8,T9,T22

Autoturisme: micii mijlocii

35 35 14 51 67 1200 3000

R1,R2,R3,R4,R6T5,T6,T7,T8,T9,T10,T11,T12,T13,T14,T18,T19,T20

Autoturisme:mijlocii i mari iautoturisme deteren

Automobile cucaroserie închis pentru transportat bunuri

40 105 40 17 63,5 73 2000 7000 R7, R8P5, P6

AutocamioanemijlociiAutomobileuoare i mijlocii,cu caroseriespecial, pentrutransportat bunuri

48 120 48 19 70 78,6 2500 9000

R8,R9,R10P7,P8F3,F4,F5,F6T15,T16,T17,T20,T21

Vehicule specialegreleAutobuzeTroleibuze

OBSERVAII: H ¡ cursa pistonului; Lc ¡ lungimea constructiv a amortizorului; d ¡ diametrul

interior al cilindrului de lucru; d 1 ¡ diametrul tijei pistonului; D ¡ diametrul exterior al tubului

rezervor; D1 ¡ diametrul exterior al protectorului

Fig. 2.15. Capete de prindere cu buc, forma R. Fig. 2.16.Capete de prindere, forma P.




42

Fig. 2.17. Capete de prindere cu flexibloc (forma F).

Fig. 2.18. Capete de prindere cu tij (forma T).

Notarea amortizoarelor. Notarea amortizoarelor se face indicând în ordine:

denumirea, mrimea amortizorului (diametrul pistonului), cursa pistonului, simbolul

variantei constructive a prinderilor (superioar i inferioar) i numrul standardului.

Exemplu de notare a unui amortizor hidraulic telescopic, mrimea 28, având cursa pistonului

de 75 mm, prinderea superioar T1 i prinderea inferioar P9:Amortizor telescopic 28 ± 75 ± T1/P9 STAS 9052-87

2.5. LICHIDUL DE AMORTIZOR

Lichidul de amortizor fiind mediul de lucru al pistonului amortizorului, constituie

unul din elementele constructive principale.

În timpul funcionrii, lichidul este solicitat termic i mecanic. Principalele condiii

pe care trebuie s le îndeplineasc lichidul de amortizor sunt:

² variaie mic a viscozitii la variaii de temperatur; ² s nu se emulsioneze;

² s asigure o ungere corespunztoare;

² s nu formeze reziduuri;

² temperatura de fierbere s fie cât mai ridicat;

² temperatura de aprindere mare;




43

² s nu corodeze piesele componente ale amortizorului;

² la temperaturi mari viscozitatea s fie mai mare iar la temperaturi joase mai mic;

² temperatura de congelare: - 40º«- 70ºC.

Calitatea i tipurile de uleiuri de amortizor sunt date în STAS 8853 ± 79 i STAS

11560 ± 82.Condiiile de calitate impuse uleiurilor de amortizor fabricate în România sunt

prezentate în tabelul 2.3.

T abelul 2.3.

Condiii tehnice de calitate ale uleiurilor de amortizor

CaracteristiciCondiii de admisibilitate

HA 15 HA 9

Culoare rocat cenuie

Densitate la 15ºC, max 0,900 0,890

Viscozitate cinematic la 40ºC, [mm2s-1]; [cSt] 13«17 12«15

Viscozitate convenional la 50ºC, [ºE] 1,8«2,0 1,7«1,9

Indice de viscozitate, min 140 65

Punct de inflamabilitate, [ºC], min 130 135

Punct de anilin, [ºC], min 70 78

Punct de congelare, [ºC], max - 55 - 48

Ap i sediment lips lips

Ap lips lipsStabilitate la oxidare, [minute], min 80 90

Aciune corosiv pe lama de cupru, 3 h, la temperaturade 100ºC, max 1a

Proprieti de spumare:- volumul spumei dup 5 min de suflare cu aer, [cm3],max:

- la 24ºC- la 93,5ºC- la 24ºC dup 93,5ºC

- stabilitatea spumei, dup 10 min de repaus, [cm3],max:

- la 24ºC

- la 93,5ºC- la 24ºC, dup determinarea la 93,5ºC.

306030

0

00

303030

0

00

Rezistena la presiuni ridicate pe maina cu patru bile:- sarcina maxim la care nu se produce sudura, N- uzura mecanic, la sarcina de 300 N, timp de 60 min,diametrul petei de uzur, [mm], max

1600

0,6

Capacitatea de protecie contra ruginirii oelului fr urme de rugin fr urme de rugin




44

Exemplu de notare:

Ulei HA 9 STAS 8853 ± 79

Ulei HA 15 STAS 11560 ± 82

în care:

- literele HA: destinaia (hidraulic pentru amortizoare),- cifra 9 respectiv 15: viscozitatea medie la 50ºC, [cSt].

2.6. INFLUENA REGIMULUI TERMIC AL AMORTIZOARELOR

ASUPRA EFICACITII ACESTORA

Regimul termic al amortizoarelor constituie unul din factorii importani care

determin capacitatea de funcionare i durabilitatea acestora în condiii de exploatare. În procesul de funcionare, amortizorul se înclzete, ceea ce poate fi indicaia funcionrii

intensive a acestuia sau a unei subdimensionri (în privina diametrului exterior i a

lungimii), din care cauz amortizorul nu schimb în suficient msur cldura acumulat cu

mediul ambiant. Pe msur ce crete temperatura lichidului din amortizor, scade lucrul

mecanic produs pe ciclu de funcionare, ceea ce duce la micorarea forei de amortizare i

implicit la o înrutire a confortabilitii autovehiculului respectiv.

Regimul termic cuprinde dou perioade distincte în ceea ce privete variaia

temperaturii suprafeelor metalice i a lichidului din interior. Prima perioad, situat în

domeniul fluxului nestaionar de cldur, se refer la înclzirea lichidului pân la o

temperatur de regim, dup care aceast temperatur rmâne constant. A doua perioad este

situat în domeniul transmiterii de cldur în regim staionar. Stabilizarea temperaturii are

loc atunci când cldura produs prin transformarea lucrului mecanic al forelor interioare este

egal cu cldura transmis mediului exterior prin suprafaa exterioar a amortizorului.

Amortizorul, montat în suspensie, este splat de un curent de aer transversal

(perpendicular sau sub un anumit unghi de inciden). Prin urmare, schimbul de cldur între

amortizor i mediul ambiant poate fi asimilat cu schimbul de cldur al unei conducte

înclzite i splat de un curent de aer transversal. În acest caz, schimbul de cldur prin

convecie este întotdeauna însoit de un schimb de cldur prin radiaie. În cazul analizat,

schimbul de cldur prin convecie se consider ca fenomen principal. Caracteristica

cantitativ a acestui proces este coeficientul global de transmitere a cldurii




45

Egl ! Ec Er , (2.4)

unde: Ec este coeficientul care ine seama de aciunea conveciei;

Er ± coeficientul care ine seama de aciunea radiaiei.

2.6.1. Repartiia temperaturii la suprafaa amortizorului i între elementele

principale ale acestuia

Date fiind fenomenele deosebit de complexe care au loc în special la înclzirea

amortizorului în timpul funcionrii, influena regimului termic asupra eficacitii de

amortizare a vibraiilor suspensiei poate fi cercetat numai pe cale experimental.

În timpul funcionrii, amortizorul nu are aceeai temperatur în toate punctele, între

pereii exteriori ai tubului principal i ai tubului rezervor existând o diferen de temperatur

de 8 ±12r

C, temperatura fiind mai mare la tubul principal.Influena regimului de solicitare (a vitezei relative a pistonului v p) asupra temperaturii

elementelor principale ale amortizorului se manifest în mrimea temperaturii la creterea

solicitrii (fig. 2.19 ; curbele a corespund la v p = 0,268 m/s, iar curbele b la v p = 0,375 m/s,

fiind obinute la o vitez a curentului de aer de w = 13 m/s).

Fig. 2.19 Influena regimuluide solicitare asupra temperaturiielementelor principale ale

amortizorului.0 ± temperatura garniturii deetanare; 1 ± a ghidajului; 2 ± a suprafeeiexterioare a tubului rezervor; 3 ± asuprafeei exterioare a tubului principal.

Fig. 2.20. Intensitatearegimului termic în funcie dedimensiunea pistonului.




46

Compararea curbelor din fig. 2.20 permite obinerea unei imaginii asupra intensitii

regimului termic în funcie de dimensiunea pistonului (a diametrului interior al tubului

principal). Se constat c, în aceleai condiii de încercare, amortizorul cu diametrul

pistonului mai mare, d p = 45 mm, funcioneaz într-un regim termic mai puin intens (curbele

b) comparativ cu amortizorul cu d p = 40 mm (curbele a). Diferena este i mai pregnant laviteze mai mari ale pistonului.

Influena curentului de aer de rcire asupra curbelor de temperatur se manifest prin

lrgirea benzii curbelor i prin coborârea valorii maxime a temperaturii elementelor. Lrgirea

benzii curbelor de temperatur apare i la creterea solicitrii.

În ceea ce privete temperatura garniturii de etanare i a ghidajului tijei pistonului s-

a constatat c la amortizoarele rcite cu un curent de aer se produce o difereniere net între

temperaturile acestora elemente; temperatura garniturii de etanare este mai mare cu 5 ±

15rC decât temperatura tubului rezervor i cu aproximativ 10rC mai mic decât temperatura

ghidajului.

Tubul de protecie a tijei pistonului influeneaz diferit asupra temperaturii

amortizorului, în cazul când acesta este sau nu este rcit cu un curent de aer. Astfel, în cazul

amortizorului nercit, existena tubului produce o lrgire a benzii curbelor de temperatur, în

special prin micorarea temperaturii punctelor prii superioare a amortizorului; aceasta se

datoreaz faptului c tubul de protecie acioneaz ca un agent de rcire, producând un curent

de aer. În schimb, în cazul amortizorului rcit, exercit o influen negativ, deplasând banda

curbelor de temperatur spre valori mai mari, ceea ce este un indiciu al faptului c

amortizoarele cu tub de protecie sunt rcite mai puin de ctre curentul de aer care apare la

deplasarea automobilului pe drum.

2.6.2. Temperatura de regim i timpul de stabilizare

Temperatura amortizorului la care se ajunge în regim staionar de funcionare se

numete temperatura de regim t s. De la un anumit timp Xs, temperatura se stabilizeaz, fluxul

termic devine staionar, iar lucrul mecanic al forelor interioare devine invariabil fa detimp. În cazul amortizoarelor nercite artificial, acest timp tinde ctre valori mari,

temperatura ridicându-se la valori la care poate s se produc procesul de vaporizare a

lichidului din amortizor.

În cazul amortizoarelor rcite cu un curent de aer, valoarea temperaturii de regim t s

depinde de viteza i de temperatura curentului de aer, precum i de regimul de solicitare. În




47

fig. 2.21, curbele cu linie continu corespund regimului la care v p = 0,375 m/s, iar curbele cu

linie întrerupt ± regimului la care v p = 0,268 m/s; curbele 1 corespund msurrilor efectuate

pe amortizorul nercit, iar curbele 2,3 i 4 ± msurrilor fcute pe amortizorul rcit cu w=8;

13 i 16 m/s. Se constat c temperatura de regim se micoreaz pe msur ce crete viteza

curentului de aer de rcire, iar timpul de stabilizare depinde direct de temperatura de regim,micorându-se în msura în care valoarea temperaturii de regim se micoreaz; de asemenea

valorile temperaturii de regim i ale timpului de stabilizare se mresc prin creterea

solicitrii.

Fig. 2.21. Variaia temperaturii funcie de viteza curentului de aer pentru amortizoarele rcite artificial.

În concluzie se poate spune c valoarea temperaturii de regim t s crete foarte mult cu

creterea vitezei relative a pistonului i se micoreaz pe msur ce crete viteza curentului

de aer; valoarea timpului Xs de stabilizare a temperaturii de regim se mrete odat cumrirea vitezei pistonului i se micoreaz odat cu creterea vitezei curentului de aer.

Variaia timpului de stabilizare Xs în funcie de temperatura de regim t s (în rC) poate fi

exprimat prin relaia:

Xs = 5,2 t s0,43 ?minA. (2.5)




48

2.6.3. Temperatura amortizorului în condiii de exploatare

Temperatura amortizorului depinde foarte mult de condiiile de exploatare, adic de

calitatea drumului, de viteza cu care circul autovehiculul i, de asemenea, de temperatura

mediului ambiant. Spre exemplificare, în fig. 2.22 se prezint rezultatele încercrilor unui

autovehicul echipat cu amortizoare cu d p = 33 mm.

Fig. 2.22. Influena condiiilor de exploatare asupra temperaturii amortizorului.

Din încercrile efectuate în diferite condiii de exploatare, rezult c temperaturilemaxime caracteristice ale amortizoarelor hidraulice telescopice sunt:

- pe osea asfaltat, în stare bun t max = 30«35rC;

- pe drum pavat t max = 40«45rC;

- pe drum pietruit, în stare proast t max = 50«60rC.

Prin urmare, temperatura maxim a amortizoarelor telescopice, pentru condiii

normale de exploatare, se poate considera ca fiind de aproximativ 50 ± 60rC.

2.6.4. Influena regimului termic asupra caracteristicii de amortizare

Forele dezvoltate în interiorul amortizorului fiind determinate de viscozitatea

lichidului, pe msura înclzirii lichidului scade suprafaa diagramei P ± S, care este

proporional cu lucrul mecanic de amortizare.

Pentru aprecierea stabilitii caracteristicii amortizoarelor, se folosete graficul

denumit caracteristica termic, adic dependena forei de amortizare i a temperaturii




49

amortizorului de timpul de funcionare. În fig. 2.23 se prezint caracteristica termic a

amortizorului Armstrong pentru un regim de rcire artificial cu w = 13 m/s, curbele trasate cu

linie plin reprezentând curbele de temperatur, iar curbele cu linie întrerupt ± variaia forei

de amortizare; curbele 1 reprezint încercrile efectuate la v p = 0,150 m/s, curbele 2 ± la

v p=0,214 m/s, curbele 3 ± la v p = 0,268 m/s, iar curbele 4 ± la v p = 0,375 m/s. Se constat cse mrete intensitatea creterii temperaturii pe msur ce crete solicitarea amortizorului.

Fig. 2.23. Dependena forei de amortizare i a temperaturii amortizoruluide timpul de funcionare.

Pe msur ce crete temperatura lichidului, amortizorul îi pierde din eficacitatea sa

iniial de amortizare. Un exemplu de variaie a forei de amortizare (în %), în funcie de

temperatura amortizorului, este prezentat în fig. 2.24, pentru v p = 0,268 m/s, curba 1

reprezentând amortizorul Standard, curba 2 ± Armstrong i curba ± Fichtel-Sachs.

Fig. 2.24. Variaia forei de amortizare înfuncie de temperatura amortizorului.

Fig. 2.25. Caracteristica unui amortizor deautocamion pentru diferite temperaturi.




50

Micorarea forelor de amortizare cu creterea temperaturii rezult i din fig. 2.25,

unde este dat caracteristica unui amortizor de autocamion pentru diferite temperaturi.

Calitatea lichidului de amortizor are o influen deosebit asupra variaiei forei de

amortizare în funcie de temperatur. Micorarea forei de amortizare (la 100rC) este cu 50%

mai mic în cazul folosirii unui lichid cu o variaie mic a viscozitii în funcie detemperatur, comparativ cu lichidul cu o variaie mare a viscozitii.

Se poate conchide c scderea eficacitii de amortizare variaz între 15 i 25% la

temperaturi de 90 ± 100rC, valoarea mai mare a procentului de micorare corespunzând

amortizoarelor cu lichide de caliti inferioare.




51

CAPITOLUL 3

ÎNCERCAREA SUSPENSIILOR I AMORTIZOARELOR

3.1. ÎNCERCAREA SUSPENSIILOR PENTRU AUTOVEHICULE

Scopul principal al încercrilor suspensiei autovehiculelor este de a determina dac

aceasta asigur o confortabilitate corespunztoare cu destinaia în condiiile de exploatare ale

autovehiculului. La încercarea complex a suspensiilor auto trebuie determinat, de

asemenea, influena acestora asupra inutei de drum i a stabilitii transversale aautovehiculului respectiv. În alt ordine de idei, trebuie msurat variaia sarcinii dinamice

pe roat pentru a stabili influena suspensiei asupra siguranei în circulaie.

În figura 3.1 este dat schema clasificrii principiale a încercrilor de suspensii,

acestea fiind subîmprite în încercri pe parcurs i pe standuri de prob.

Fig. 3.1. Clasificarea încercrilor de suspensii.

La încercrile pe parcurs se compar diferite autovehicule între ele (autovehicule

ale unor firme diferite sau autovehicule ale aceleai firme dar cu suspensii diferite), pentru a




52

le aprecia calitatea, sau se msoar valorile absolute ale vibraiilor i sarcinilor, pentru a se

putea întocmi programul încercrilor pe standul de prob. Datele obinute experimental se

pot analiza în funcie de nite valori admisibile sau recomandabile sau în funcie de datele

unui autovehicul similar, considerat etalon.

Încercrile pe standuri de prob (în condiii de laborator) cuprind atât încercrilesuspensiei asamblate (la vibraii, durabilitate, determinarea caracteristicilor funcionale etc.),

cât i a elementelor principale ale acesteia (arcurile, amortizoarele etc.). De asemenea, se

încearc i autovehiculul în întregime, pentru a-i aprecia confortabilitatea i influena

diferiilor parametrii constructivi asupra confortabilitii, care de multe ori, reies mai greu

din încercrile pe parcurs. Din aceast cauz exist o corelaie bine definit între teorie i

încercrile pe standuri de prob.

3.1.1. Metodica de încercare a suspensiilor Autovehiculul este un sistem vibrant în care fiecare element (masele, elementele

elastice, amortizarea) au funcii determinate i influeneaz diferit asupra comportrii

autovehiculului la diferite regimuri vibratorii. Din acest motiv trebuie acordat o mare

atenie regimului de vibraii care se reproduce la încercrile suspensiilor, pentru ca

rezultatele obinute s fie în deplin concordan cu fenomenul real. Ca urmare a naturii i a

efectului diferit al vibraiilor autovehiculului, suspensiile se supun încercrilor la vibraii

libere i forate (cu perturbare determinat sau aleatoare).

Î ncercrile la vibraii libere sunt cele mai simple i permit determinarea frecvenei

proprii a vibraiilor, aprecierea gradului de amortizare i aprecierea orientativ a frecrii din

suspensie. Vibraiile libere se reproduc, de obicei, în condiii de laborator prin:

² trântirea prii din fa sau din spate a autovehiculului de la o anumit înlime,

obinându-se caracteristica vibraiilor libere atât pentru caroserie, cât i pentru

axele autovehiculului;

² trântirea sau tragerea în jos a caroseriei, urmat de eliberarea ulterioar a acesteia,

obinându-se numai caracteristica vibraiilor libere ale caroseriei;

² tragerea în jos a axei autovehiculului, ceea ce permite obinerea unei caracteristici

clare a vibraiilor axei, în special când caroseria rmâne nemicat în timpul

vibraiilor.

Rezultatele cele mai stabile se obin în cazul reproducerii vibraiilor libere prin

metoda tragerii în jos a caroseriei, în timp ce rezultatele înregistrrii vibraiilor libere prin

metoda trântirii sunt cele mai puin precise. În figura 3.2 se prezint exemple de înregistrare




53

a vibraiilor libere prin metoda trântirii (fig. 3.2, a) i a tragerii în jos a caroseriei (fig. 3.2, b).

Valorile amplitudinilor succesive z0, z1, z2, «i rapoartele lor permit obinerea unei aprecieri

aproximative a valorii i caracterului amortizrii.

Fig. 3.2. Exemple de înregistrare a vibraiilor libere prin metoda trântirii (a)i a tragerii în jos a caroseriei (b).

Vibraiile forate pot fi obinute prin încercarea autovehiculului în condiii naturale

(pe parcurs) sau pe diferite instalaii de laborator.

Încercrile în condiii naturale de drum se efectueaz pe poriuni caracteristice de

diferite categorii de drumuri. O problem foarte important este alegerea tronsoanelor de

drum pe care urmeaz a se executa probele. Avantajul acestei metode const în faptul c

testrile au loc în condiii reale, se pot folosi viteze într-o gam larg i se pot aplica la mai

multe tipuri de autovehicule. Dezavantajele metodei constau în posibiliti de înregistrarelimitate de necesitatea echipamentului special mobil i în caracterul variabil al profilului de

drum în timp.

Pe lâng metodele anterior prezentate i care necesit deplasarea autovehiculului

exist i metode de încercare cînd autovehiculul este fix, simulându-se deplasarea. Schemele

unora din standurile de prob, care permit reproducerea vibraiilor forate ale autovehiculului

sunt indicate în figura 3.3.

La standul cu tambur (fig. 3.3, a), pe suprafaa tamburelor sunt fixate obstacole

unitare, de obicei sinusoidale, ceea ce permite obinerea de vibraii forate staionare.

Încercrile pe standuri cu tambure au urmtoarele avantaje: mresc vizibilitatea încercrilor

i simplific înregistrrile deoarece autovehiculul vibreaz pe loc, fr o deplasare rectilinie;

permit efectuarea încercrilor în condiii stabile, pe tot parcursul anului. Pe acest stand este

îns greu de obinut ca aciunea neregularitilor asupra roilor din fa s fie decalat fa de

aciunea asupra roilor din spate cu acelai decalaj de faz care apare în realitate.




54

Pe standul cu band rulant (fig. 3.3, b),

neregularitatea trece pe rând pe sub roile din fa

i din spate, obinându-se astfel vibraii

nestaionare.Vibraiile care apar pe o osea ondulat

sau perturbarea cu caracter periodic pot fi

reproduse pe standul de prob cu tamburi

excentrici (fig. 3.3, c) sau pe platforme vibrante

(fig. 3.3, d ± cu acionare hidraulic sau

pneumatic i fig. 3.3, e ± cu acionare

electromagnetic). Frecvena perturbatoare

(turaia tamburelor) se poate modifica, treptat saucontinuu, foarte încet.

3.1.2. Instalaii i aparatur pentru încercarea suspensiilor

Instalaiile de încercare a suspensiilor se pot clasifica, în funcie de tipul încercrilor,

în instalaii pentru încercri de laborator i instalaii pentru încercri pe parcurs.

Instalaii pentru încercri de laborator . Dup cum s-a precizat în laborator se

încearc atât suspensiile asamblate, cât i elementele componente ale acestora.

Standul Hydropuls (fig. 3.4.) produs de firma german Schenk poate reproduce

vibraiile care apar la circulaia autovehiculelor pe drumuri cu diferite îmbrcmini.

Cei patru cilindri hidraulici, cu funcionare independent asigur o for vertical de

1600 daN la o amplitudine reglabil pân la 100 mm. Roile sunt fixate la partea superioar a

tijelor cilindrilor.

Fig. 3.3. Standuri de prob care permit reproducerea vibraiilor forateale autovehiculului.




55

Fig. 3.4. Standul Hydropuls pentru încercarea suspensiilor:M ± înregistrator pe band magnetic; CA-D ± convertor analog-digital;

CD-A ± convertor digital-analog; C N ± calculator numeric;T ± traductor de acceleraii.

Standul cu band rulant (fig. 3.5), pe care sunt dispuse neregulariti de diferite

forme, se folosete pentru studiul multilateral al performanelor de confort ale

autovehiculelor.

Fig. 3.5. Stand cu band rulant pentru încercarea suspensiilor.

Pe o fundaie este fixat o ram pe care sunt montate dou tambure, 1 i 2, i

tamburul de întindere 3, cu dispozitivul de întindere 4, al benzii. Pe tambure sunt montate

benzi rulante cauciucate, viteza de deplasare a acestora fiind indicat de tahometrul 14 i




56

înregistrat de electromagneii 13, 13¶ i 13´. Neregularitile etalon sunt aruncate pe band

de dispozitivul special 5 i trec pe rând pe sub roile din fa i din spate. Înregistrrile se

efectueaz pe benzile de hârtie 10, dispuse pe cele dou pri ale autovehiculului i puse în

micare de motorul electric 11. Creionul înregistrator 12 marcheaz baza de timp.

Înregistrarea vibraiilor diferitelor puncte ale autovehiculului se efectueaz mecanic cuajutorul tijelor 6, 6¶, 7, 7¶, 8, 8¶ i 9, 9¶, la al cror capt superior se afl creionul

înregistrator. Vibraiile conductorului se înregistreaz prin fotografierea sau prin filmarea

punctelor luminoase (becuri electrice) montate pe îmbrcmintea acestuia, pe perna

scaunului i în caroserie.

Tot în condiii de laborator se reproduc i vibraiile libere ale suspensiei

autovehiculelor. Spre exemplificare, în fig. 3.6 se prezint schema principial a instalaiei

folosite la înregistrarea vibraiilor libere ale autocamioanelor româneti, prin metoda trântirii.

Instalaia este format dintr-un traductor de deplasri 1, un accelerometru mecanoelectric 2,dou puni tensiometrice 3, un amplificator 4, i un oscilograf cu bucle 5. Traductorul de

deplasri este format din dou arcuri elicoidale 6 i un inel 7, pe care au fost montate patru

mrci tensiometrice 8. Acest ansamblu se leag cu un capt de axa autovehiculului i cu

cellalt de caroserie. Accelerometrul este format dintr-o mas dispus la extremitatea unei

lamele elastice încastrate, iar amortizarea vibraiilor proprii ale lamelei este asigurat printr-

un filtraj electronic.

Fig. 3.6. Instalaie pentru înregistrarea vibraiilor libere ale autocamioanelor româneti, prin metoda trântirii.

În figura 3.7 se prezint un exemplu de înregistrare, cu aceast instalaie, a vibraiilor

libere ale suspensiei fa de la un autocamion de 3*104 N, în cazul trântirii de la înlimea de




57

15 cm. În aceast figur, s-a notat cu 1 ± curba deplasrilor, cu 2 ± curba acceleraiilor i cu

3± baza de timp.

Fig. 3.7. Exemplu de înregistrare a vibraiilor libere ale suspensiei fa de la un autocamion.

Instalaii pentru încercri pe parcurs. În timpul încercrilor pe parcurs seînregistreaz, în funcie de scopul urmrit, acceleraiile caroseriei în diferite puncte,

deplasrile relative ale caroseriei fa de roi, forele de amortizare, temperatura

amortizoarelor, viteza de deplasare a autovehiculului, precum i profilul drumului pe care

acesta circul.

Vibraiile se pot înregistra prin metoda fotografierii sau filmrii i prin metoda

vibrogramelor sau a accelerogramelor, cu folosirea diferitelor traductoare. Fotografierea sau

filmarea procesului vibrator se poate efectua prin înregistrarea pe un film, cu un aparat foto

sau cu un aparat de filmat, a unui punct luminos de pe autovehiculul care circul prin faa

aparatului, sau prin înregistrarea cu un aparat de filmat, montat în caroserie. Metodica

analizei foto a înregistrrilor este îns destul de complicat.

Înregistrarea accelerogramelor i a vibrogramelor la încercrile pe parcurs se pot

efectua cu aproximativ aceeai schem a instalaiei ca i la încercrile la vibraii libere (v.

fig. 3.6). Deplasrile, la încercrile pe parcurs, se pot înregistra i cu ajutorul traductoarelor

reostatice, semnalul acestora transmiându-se printr-un amplificator la un oscilograf.

Amplitudinile vibraiilor elementului elastic al suspensiei i acceleraiile caroseriei

autovehiculelor se pot înregistra i mecanic cu ajutorul vibrografelor universale, de tip

seismic. Msurrile efectuate sunt afectate îns de erori mari, din care cauz aceste aparate

nu au obinut rspândire la încercrile de suspensii.




58

3.2. ÎNCERCAREA AMORTIZOARELOR PENTRU AUTOVEHICULE

RUTIERE

În prezent, marea majoritate a parametrilor constructivi i funcionali ai

amortizoarelor hidraulice telescopice se pot stabili prin calcul. Cu toate acestea, este necesar

i cercetarea experimental a acestora, care trebuie s determine calitatea execuiei,caracteristicile funcionale, eventuala necesitate a refacerii reglajului iniial în exploatare,

necesitatea unor îmbuntiri constructive, parametrii optimi de amortizare pentru fiecare

autovehicul în parte i durata de funcionare a amortizoarelor.

3.2.1. Metodica de încercare a amortizoarelor

Încercrile amortizoarelor hidraulice se clasific, în funcie de scop (fig. 3.8), în:

- încercri de omologare;

- încercri de control i recepie a produciei de serie;- încercri de studii i cercetri.

Fig. 3.8. Clasificarea încercrilor de amortizoare.

Î ncercrile de omologare au scopul de a stabili dac amortizorul prototip corespunde

din punct de vedere calitativ i dac parametrii de amortizare corespund parametrilor

necesari pentru obinerea unui confort optim la autovehiculul pe care se vor monta

amortizoarele. În cadrul încercrilor de omologare se depisteaz deficienele de ordin

constructiv, în vederea remedierii acestora. Tot în cadrul încercrilor de omologare intr i




59

încercrile seriei zero. La încercrile de omologare se verific, în afar de parametrii indicai

în tabelul 3.1, i durata de funcionare a amortizorului, prin încercrile de durabilitate în

condiii de laborator i pe parcurs.

Î ncercrile de control i recepie se efectueaz pentru a se verifica dac procesul de

fabricaie asigur i menine calitatea amortizoarelor la nivelul stabilit prin condiiile tehnicegenerale. Încercrile de control periodic se fac asupra unui numr mic de amortizoare din

fabricaia de serie.

Î ncercrile de studii i cercetri tiinifice au ca scop studierea influenei

dimensiunilor i a formei orificiilor calibrate asupra caracteristicii de amortizare,

determinarea influenei calitii lichidului asupra funcionrii amortizorului, studierea

influenei parametrului elementului elastic al supapelor asupra caracteristicii acestora,

studierea influenei caracteristicii de amortizare asupra confortului de cltorie etc.

Î ncercrile termice i încercrile la durabilitate pot fi cuprinse în încercrilesusamintite, dar pot fi i încercri de sine stttoare. Prin încercrile termice se stabilete

influena regimului termic al amortizoarelor asupra eficacitii de amortizare a acestora.

Încercrile termice i încercrile la durabilitate se efectueaz atât în condiii de laborator, cât

i pe parcurs.

Încercrile termice ale amortizoarelor pe parcurs au drept scop stabilirea temperaturii

limit a amortizoarelor, pentru condiii de exploatare pe diferite categorii de drumuri i cu

viteze diferite de circulaie, i a timpului de stabilizare a temperaturii de regim în aceste

condiii.

Dup efectuarea încercrilor de durabilitate, se procedeaz la demontarea

amortizorului pentru a se constata mrimea uzurii elementelor componente ale acestuia,

comparativ cu valorile respective msurate precis i consemnate înaintea începerii

încercrilor.

Încercrile amortizoarelor hidraulice se pot efectua în condiii de laborator,

amortizorul fiind demontat sau montat în suspensia autovehiculului respectiv, i pe parcurs.

Încercrile amortizoarelor montate în suspensia autovehiculului sunt îngreunate de

necesitatea unei aparaturi complexe i de imposibilitatea determinrii precise a lucrului

mecanic, determinare absolut necesar pentru bilanul termic al amortizorului; în plus, prin

aceste încercri se obine întotdeauna imaginea unei perechi de roi i nu a unui singur

amortizor, aa cum ar fi de dorit. Cercetrile amortizoarelor montate în suspensie (în condiii

de laborator sau pe parcurs) sunt totui importante, deoarece au scopul de a stabili reglajul

optim pentru obinerea unei confortabiliti corespunztoare, temperatura limit a




60

T abelul 3.1

Programul încercrilor de amortizoare

Tipul încercrii

Parametrii ce se înregistreaz

D i a g r a m e

P ±

S

F o r e l e î n

a m o r t i z o r

C a r a c t e r i s t i c a

e x t e r n P a ± v

p

T e m p e r a t u r a

T i m p u l

N u m r u l d e

c i c l u r i

V i b r a i i l e l i b e r

e

A c c e l e r a i i l e

c a r o s e r i e i

N u m r u l d e k m

p a r c u r i

V i t e z a

a u t o v e h i c u l u l u

i

C a t e g o r i a

d r u m u l u i

ÎNCERCRI ÎNLABORATOR

- Încercri deomologare- Încercri decontrol i recepie- Încercri destudii ± Încercri dedurabilitate- ÎncercritermiceÎNCERCRI PE

PARCURS

- Încercri deomologare- Încercri destudii- Încercri dedurabilitate

- Încercritermice

±

X

X

X

X

±

±

±

X

X

X

X

±

X

X

±

±

X

X

X

±

±

±

±

±

±

X

±

X

X

X

±

X

±

±

X

X

X

X

X

±

X

±

X

X

X

X

X

X

±

±

±

X

±

±

±

±

±

X

X

±

±

±

±

±

±

±

X

X

±

±

±

±

±

±

±

X

X

X

±

±

±

±

±

±

X

X

X

X

±

±

±

±

X

X

X

X

amortizoarelor în condiii de exploatare pe drumuri de diferite categorii, durata maxim de

funcionare.

La încercrile în laborator (pe standuri speciale) a amortizoarelor montate în

suspensie se înregistreaz vibraiile libere ale autovehiculului respectiv cu i framortizoare, i vibraiile forate. La încercrile pe parcurs se înregistreaz vibraiile forate

(în condiiile neregularitilor unitare, artificiale i în condiii naturale de drum).

Prin urmare, este de dorit ca cercetarea experimental s se efectueze în condiii de

laborator. De fapt, unele cercetri au artat c poate fi efectuat un studiu destul de amplu al




61

funcionrii amortizorului i în condiii de laborator; în acest caz trebuie s se reproduc pe

cât posibil mai fidel condiiile de funcionare reale ale amortizorului hidraulic telescopic.

3.2.2. Instalaii i aparatur pentru încercarea amortizoarelor

Instalaiile i aparatura de încercare a amortizoarelor hidraulice telescopice se potclasifica, în funcie de încercrile la care sunt folosite, în instalaii i aparatur pentru

încercarea amortizoarelor demontate de pe autovehicul i pentru încercarea amortizoarelor

montate în suspensia autovehiculului. Din prima categorie fac parte instalaiile cu care se

încearc în laborator amortizorul propriu-zis, iar din a doua categorie ± instalaiile folosite la

încercarea suspensiilor autovehiculelor echipate cu amortizoare telescopice (în condiii de

laborator i pe parcurs).

3.2.2.1. Instalaii pentru încercarea amortizoarelor în laboratorSunt foarte rspândite încercrile amortizoarelor demontate de pe autovehicul i

montate mai apoi pe instalaii de încercat, care au posibilitatea s imprime amortizoarelor

diferite curse, deci diferite viteze de funcionare. Acest tip de instalaii (standuri de încercat)

sunt denumite i standuri dinamometrice.

Se cunosc dou metode de încercare mai rspândite. O metod folosete curse diferite

(25, 50, 75 i 100 mm) i aceeai turaie a arborelui de antrenare (100 rot/min) pentru toate

cursele, viteza maxim a pistonului fiind de 0,52 m/s. Cealalt metod (întrebuinat în

S.U.A.) folosete o curs constant a pistonului (75 mm) i turaii diferite (între 50 i 200rot/min).

Parametrul principal care trebuie determinat la încercrile amortizoarelor este fora de

amortizare, atât pentru cursa de comprimare cât i pentru cursa de destindere. La majoritatea

instalaiilor de încercat amortizoare se înregistreaz diagrama de funcionare a

amortizoarelor, adic dependena dintre deplasarea tijei amortizorului i fora de amortizare

ce produce aceast deplasare.

Înregistrrile se efectueaz pe cât posibil pentru amplitudini i viteze de deplasare ale

pistonului corespunztoare celor ce au loc în realitate la circulaia automobilului. Ladiagramele înregistrate au însemntate nu numai forele maxime de amortizare, ci i alura

curbelor ascendente i descendente care arat dac amortizorul funcioneaz dur sau nu, dac

are sau nu ulei, dac au ptruns cantiti însemnate de aer etc. Întreaga suprafa a diagramei

constituie, de fapt, o msur a energiei absorbite i disipate de amortizor în timpul unui ciclu.




62

Fig. 3.9. Standul SPAT ± 468 pentru

încercarea amortizoarelor.

Încercând acelai amortizor pe mai multe standuri dinamometrice se observ c

msurrile forelor de amortizare vor fi diferite, chiar în condiii constante de încercare

(temperatur i frecare).

În cazul în care tija amortizorului este fix, iar tubul rezervor este legat de culisa

mecanismului biel-manivel al standului, viteza relativ a pistonului este egal cu vitezatubului amortizorului. Dac se înlocuiete prinderea fix cu un element elastic (arc), atunci

pistonul va parcurge un spaiu cu atât mai mare cu cât arcul va fi mai elastic; caracteristicile

arcurilor fiind diferite i rezultatele msurrilor vor fi diferite.

În fig. 3.9 se prezint schema

principial a unui stand de tip

dinamometric (SPAT-468), proiectat i

realizat la Institutul politehnic Braov.Micarea se transmite de la motorul

electric 1, prin cutia de viteze 2, la

volantul cu excentric 3. Prin intermediul

unei biele, micarea de rotaie a volantului

se transform într-o micare vibratorie de

translaie a culisei 4. De culis este prins,

cu captul inferior, amortizorul 5, supus

încercrilor, captul superior al acestuia

fiind fixat de pârghia 6 a elementului

elastic, în cazul acesta ± bara de torsiune

7. În timpul unei rotaii complete a

volantului 3, amortizorul 5 este supus

consecutiv traciunii i compresiunii.

Forele de rezisten ce apar în acest caz

acioneaz asupra pârghiei 6, tensionând

bara 7. Creionul indicatorului pârghiei 9 i

tamburul 8 au micri oscilatorii în direcii

reciproc perpendiculare, în urma crui fapt linia descris de creion se dovedete a fi o curb

închis (diagrama P ± S ). Fr amortizor, creionul indicatorului ar trasa pe diagram o linie

orizontal ± linia zero; abaterea curbei în sus de la linia de zero determin, la scar, fora de

rezisten la destindere a amortizorului, iar abaterea în jos ± fora de rezisten la




63

comprimare. Cunoscând curba de etalonare a elementului elastic, se pot determina cu

uurin forele la tija amortizorului în orice punct al traiectoriei curbei, deoarece practic

unghiul de rsucire al barei de torsiune este direct proporional cu fora la tija amortizorului.

Forma diagramei P ± S înregistrat pe acest stand pentru diferite curse este prezentat

în partea stâng a fig. 3.10, în partea dreapt indicându-se caracteristica extern P a ± v p aamortizorului, obinut prin transformarea diagramei P ± S .

Fig. 3.10. Diagrama P - S i caracteristica extern a amortizoruluiînregistrate pe standul dinamometric.

Exist instalaii de încercat amortizoare care înregistreaz electronic caracteristica

extern a amortizoarelor hidraulice telescopice. Schema unui astfel de stand, folosit la

Universitatea tehnic din Braunschweig (Germania), este indicat în fig. 3.11.Standul este antrenat de motorul electric de curent continuu 1, cu turaie variabil.

Volantul 3 asigur o rotire uniform. Cu ajutorul celor dou cutii de viteze 2, de automobil se

poate obine orice valoare a frecvenei, care poate aprea în practic. Prin intermediul unui al

doilea volant 3¶, este antrenat excentricul reglabil 4 al unui mecanism de culis 5, de care

este prins (articulat) amortizorul 6. Fora se msoar, practic, fr deplasare, cu ajutorul

benzilor de msurare extensibile 7. Captul superior al amortizorului este legat, printr-o

articulaie de tip cardan 8, la un dispozitiv de etalonare 9, cu ajutorul cruia se poate solicita

la traciune i compresiune suportul benzii extensibile de msurare, prin nite greuti

etalonate. Deplasarea culisei este înregistrat de un poteniometru 11, prin intermediul unui

contact cu perii. Viteza de deplasare este determinat fie prin diferenierea deplasrii, fie cu

ajutorul unei bobine de inducie 10, care se deplaseaz într-un câmp magnetic omogen.

Tensiunea de la traductorul de deplasare, respectiv de la traductorul de vitez, este transmis

la un oscilograf catodic 15, printr-un amplificator 14, iar tensiunea de la traductorul de for




64

Fig. 3.11. Stand pentru încercarea amortizoarelor cu înregistrarea electronica caracteristicii externe.

este transformat printr-o punte Hottinger 13. Alimentarea instalaiei este asigurat de la o

baterie 12 de 6 V. Diagramele de pe ecranul oscilografului sunt fotografiate. Acest stand este

foarte sensibil i înltur în mare parte erorile care apar la msurarea forelor din

amortizoarele hidraulice telescopice.

Un stand asemntor este folosit de firma Bilstein (fig. 3.12). Micarea alternativ de

du-te-vino a pistonului amortizorului se realizeaz cu ajutorul unui excentric cu bra reglabil

(adaptabil la diferite valori ale cursei), prin intermediul unei culise ghidate pe dou coloane




65

verticale, de care este prins captul inferior al amortizorului. Captul superior al

amortizorului este prins de rama standului prin intermediul unui traductor de for, al crui

Fig. 3.12. Stand dinamometric utilizat de firma Bilstein la încercarea amortizoarelor.

semnal este amplificat i introdus în sistemul de înregistrare i vizualizare. Deplasarea

relativ a celor dou pri ale amortizorului este preluat cu ajutorul unui traductor de

deplasare inductiv, al crui semnal este de asemenea amplificat i transmis la aparatul de

înregistrare, fie direct, fie dup trecerea printr-un amplificator de difereniere, a crui

caracteristic scade brusc la frecvene mai mari ca ale semnalului (spre a filtra semnalele

perturbatoare); în acest fel, semnalul de la traductorul de deplasare este proporional fie cu

cursa, fie cu viteza tijei antrenate a amortizorului. Introducând simultan cele dou semnale

de la traductoare în canalele X i Y ale unui osciloscop, se obine diagrama de lucru i

caracteristica amortizorului.

La încercrile de studii i cercetri tiinifice sunt necesare i o serie de instalaii care

s permit studiul scurgerii lichidului de amortizor prin orificiile calibrate i prin supape. Un

astfel de stand este prezentat în fig. 3.13.

Înregistrarea parametrilor necesari se efectueaz semiautomat, cu ajutorul unui sistem

electromagnetic de urmrire. Standul este compus dintr-un cilindru pneumatic 1, pentru

crearea presiunii în amortizor, un rezervor 2, cu aer comprimat, presa 3, pentru montarea

amortizorului 4, i reazemul 5 cu un cric, pentru reglarea înlimii la montarea

dinamometrului 6 i a amortizorului 4. Contactul de pornire 9 cupleaz aparatura de

înregistrare. Acionarea electromagnetic 10 a creionului înregistrator i a cuplrii




66

cronometrului 7 este dispus pe tija cilindrului pneumatic, în urma crui fapt cursa tijei se

înregistreaz fr erori pe banda de hârtie milimetric 8. Fora amortizorului se înregistreaz

prin dinamometrul 6.

Fig. 3.13. Stand utilizat la studiul scurgerii lichidului de amortizor prin orificiile calibrate i prin supape.

Desigur, încercrile amortizoarelor demontate de pe autovehicul nu pot reprezenta

regimul real de funcionare al acestora în exploatare. Încercrile trebuie efectuate împreun i

cu suspensia, masele suspendate i nesuspendate ale autovehiculului respectiv.

Fig. 3.14. Standul Boge-Dual pentru încercarea amortizoarelor montate în suspensia autovehiculelor.




67

Pentru determinarea eficacitii amortizoarelor hidraulice telescopice montate în

suspensia autovehiculului respectiv, se folosesc standuri speciale de prob, care reproduc

vibraii forate în regim de rezonan. Un astfel de stand, Boge-Dual, produs de firma Boge,

este prezentat în fig. 3.14. Acesta este format din platforma vibrant 1, mecanismul biel-

manivel 2, care pune în micare platforma, arcul 3 i scala special 4 de msurare aamplitudinilor micrii vibratorii. Verificarea amortizoarelor se face separat pentru fiecare

roat, în scopul eliminrii influenei amortizorului din partea opus asupra rezultatelor

msurrii.

Verificarea eficacitii amortizoarelor montate se poate efectua i pe standuri de tip

Hydropuls, care au fost descrise la pct. 3.1.2.

3.2.2.2. Instalaii pentru încercarea amortizoarelor pe parcurs

Metodica, instalaiile i aparatura necesar pentru încercarea amortizoarelor montateîn suspensia autovehiculelor, în condiii de parcurs sunt identice cu cele folosite la încercarea

suspensiilor pe parcurs. În plus, amortizoarele se supun unor încercri termice i de

durabilitate, în condiiile circulaiei autovehiculelor pe diferite categorii de drumuri.

Msurarea temperaturii se poate efectua prin folosirea termometrelor electrorezistive

(mrci tensiometrice de temperatur) sau prin folosirea termocuplelor, lipite pe peretele

exterior al amortizoarelor. Mrcile tensiometrice de temperatur au avantajul c au

dimensiuni mici, nu au inerie la variaia temperaturii iar indicaiile sunt puin sensibile la

vibraii. Mrcile tensiometrice se execut din sârm de wolfram i se lipesc pe cilindrul

amortizorului; cuplarea lor la amplificator i la oscilograf se face în general dup aceleai

scheme ca i pentru celelalte tipuri de mrci tensiometrice.

Pentru modelarea în laborator a condiiilor reale de funcionare ale amortizoarelor pe

autovehicul, este necesar determinarea vitezei curentului de aer care spal amortizorul

montat în suspensie. Msurarea în diferite puncte a vitezei curentului de aer se poate efectua

cu ajutorul unor termoanemometre electrice.

La încercrile de durabilitate ale amortizoarelor hidraulice telescopice pe parcurs,

autovehiculul efectueaz un anumit numr de kilometri, pe diferite categorii de drumuri. Se

urmrete funcionarea corect a amortizoarelor i aproximativ dup fiecare 10000 km

amortizoarele se demonteaz i se verific diagrama P ± S pe standul dinamometric. Dup

terminarea parcursului prevzut, amortizoarele se demonteaz, msurându-se piesele

componente pentru a li se stabili uzura.




68

Pentru încercarea amortizoarelor hidraulice telescopice în condiii de exploatare a

autovehiculelor (în întreprinderi de transport sau de reparaii auto), este necesar o aparatur

care s fie în acelai timp simpl în deservire i precis în rezultatele msurrilor, trebuind s

permit determinarea rapid a strii tehnice a amortizoarelor i efectuarea la timp a reglajului

acestora. Verificarea amortizoarelor hidraulice telescopice trebuie efectuat la viteze deîncercare, care s corespund pe cât posibil regimului de exploatare pe diferite categorii de

drum. Din aceast cauz nu se recomand folosirea instalaiilor simple, la care amortizorul se

încarc prin greuti i se msoar durata încercrii. Standurile dinamometrice, fr instalaii

suplimentare, pot fi folosite i la încercrile amortizoarelor hidraulice telescopice, executate

la întreprinderile de transport i reparaii auto. Rezultatele obinute cu aceste instalaii sunt

mult mai precise i mai edificatoare.




69

Date post:	06-Jul-2015
Category:	Documents
Upload:	andrei-diaconu
View:	1,207 times
Download:	0 times

Capitolul1,2,3

Documents