Амортиза́тор (через — «ослаблять, смягчать», от — «ослабление»Малый академический словарь Евгеньевой А. П. «Смягчение действия толчков, ударов при помощи особых устройств. От — ослабление»Словарь иностранных слов. — М.: «Русский язык», 1989. — 624 с. ISBN 5-200-00408-8), или модератор тяги — устройство для гашения колебаний (демпфирования) и поглощения толчков и ударов подвижных элементов (подвески, колёс), а также корпуса самого транспортного средства, посредством превращения механической энергии движения (колебаний) в тепловую.
Амортизаторы применяют совместно с упругими элементами пружинами или рессорами, торсионами, подушками для гашения свободных колебаний больших масс и предотвращения высоких относительных скоростей меньших масс, связанных упругими элементами.
Не следует путать внешне похожие гидравлический трубный амортизатор и газовую пружину. Последние также часто встречаются в автотехнике и быту, но имеют другое назначение (а именно — создание толкающего усилия на штоке, например, для удержания в открытом положении капота или крышки багажника автомобиля).
Классификация по принципу действия — на фрикционные или механические (сухого трения), гидравлические (вязкостного трения), электромагнитные (по схеме близки к линейным двигателям); по характеру действия сил трения — на амортизаторы одностороннего и двустороннего действия (с сопротивлением на прямом и обратном ходах); конструктивно гидравлические амортизаторы делятся на рычажно-лопастные, рычажно-поршневые и телескопические (двух- и однотрубные) с газовым подпором или без него; по характеру изменения силы сопротивления, в зависимости от перемещения катков, скорости и ускорения этого перемещения амортизаторы подразделяются на: амортизаторы с примерно постоянной силой трения (например, простой механический амортизатор танка «Ландсверк»); амортизаторы с силой трения, зависящей от перемещения («релаксационные», преимущественно устанавливаются на быстроходную гусеничную технику), при этом сила трения может быть как пропорциональна перемещению, так и иметь нелинейную зависимость; амортизаторы с силой трения, пропорциональной скорости перемещения катка (подавляющее большинство современных гидравлических амортизаторов); амортизатор, сопротивление которого меняется пропорционально ускорению.
Односторонний и двусторонний Односторонний амортизатор
У амортизатора такого типа сопротивление при ходе, соответствующем сжатию подвески, незначительно, а основное поглощение энергии происходит при отбое. Благодаря этому они обеспечивают несколько более плавный ход, однако с ростом неровностей дороги и скорости подвеска не успевает занять исходное положение до следующего срабатывания. Это приводит к пробоям и заставляет водителя снизить скорость. С появлением около 1930 года амортизаторов двойного действия одноходовая конструкция постепенно вышла из употребления.
Двусторонний амортизатор Амортизатор, который действует (работает) в двух направлениях, то есть амортизатор поглощает энергию при движении штока в обе стороны, передавая, однако, при этом и некоторую часть усилия толчков на кузов при прямом ходе. Такая конструкция амортизатора эффективнее, чем амортизатор односторонний, в том смысле, что может быть построена с учётом необходимого компромисса между плавностью хода и стабильностью автомобиля на дороге. Для скоростных автомобилей характерны более «жёсткие» настройки, для комфортабельных пассажирских — более «мягкие», где бо́льшая часть работы амортизатора приходится на «отбой».
На автотранспорте, как правило, эффективность хода сжатия амортизатора (сжатие, наезд колесом на препятствие) делают меньше, чем эффективность хода отбоя (обратного движения). В этом случае при сжатии амортизатор меньше передаёт толчки от неровностей на кузов, и при растяжении «придерживает» колесо от ударов его о дорогу.
Фрикционный амортизатор
Фрикционные (механические) амортизаторы в простейшем случае представляют собой трущуюся пару с фиксированным усилием сжатия. Возможна конструкция с сопротивлением, пропорциональным перемещению, с оперативно регулируемым усилием и т. д. Очевидным свойством фрикционных амортизаторов является то, что их сопротивление не зависит от скорости перемещения рычага. Поэтому они в прямом смысле слова являются демпферами, так как выполняют только одну из указанных в определении амортизатора функций — гашение колебаний. Достоинства — простота и относительная ремонтопригодность, пониженные требования к механической обработке деталей, условиям эксплуатации, стойкость к мелким повреждениям. Принципиальные недостатки — неустранимый износ трущихся поверхностей и наличие некоторого усилия страгивания, избавиться от которого без усложнения механики невозможно. Как результат — на автомобилях данный тип амортизаторов давно не применяется, сохраняясь лишь на отдельных образцах военной техники. Также в лёгких и/или низкоскоростных транспортных средствах (мопеды, тракторы и т. п.) роль фрикционного гасителя колебаний может выполнять трение между деталями подвески.
Одна из самых массовых фрикционных амортизирующих конструкций в старых автомобилях — листовая рессора, которая совмещала в себе функции упругого элемента и демпфера, работающего за счёт взаимного трения листов рессоры.
Гидравлические амортизаторы Гидравлические амортизаторы получили наибольшее распространение. В гидравлических амортизаторах сила сопротивления зависит от скорости перемещения штока. Рабочее тело — масло (оно также является смазкой). Принцип амортизатора заключается в возвратно-поступательном движении поршня амортизатора, поршень через перепускной клапан вытесняет масло из одной камеры в другую, превращая механическую энергию в тепловую.
Жёсткость амортизаторов зависит от начальной настройки перепускных клапанов (для амортизаторов массового предназначения начальную настройку задаёт производитель на заводе однократно на всё время эксплуатации; в амортизаторах спортивного назначения жёсткость может регулировать пользователь), изначальной вязкости жидкости (масла) и температуры окружающей среды которая влияет на вязкость амортизаторной жидкости (масла).
Гидравлические амортизаторы делятся на несколько подвидов: По конструкции: рычажные (распространённые до 50-х — 60-х годов) двухтрубные (основной тип в настоящее время) однотрубные (получают распространение) По давлению внутри амортизатора: без газового подпора (в обиходе их называют просто масляными) с газовым подпором низкого давления с газовым подпором высокого давления
Газовый подпор, как правило, слабо влияет на жёсткость амортизатора, но значительно увеличивает стабильность характеристик в условиях сильных нагрузок за счет меньшего вспенивания масла; при повседневной езде разница совершенно незаметна.
Гидравлические рычажные
В 1930-е годы фрикционные амортизаторы постепенно стали уступать место гидравлическим, однако последние мало напоминали привычные современным автомобилистам телескопические.
Первые гидравлические амортизаторы (англ. rotary vane pattern; в отечественной литературе тех лет — «коловратного типа» или «лопастные») изготавливались по патенту Мори́са Худейи́ (Maurice Houdaille; американское произношение — «Худай»), полученному им ещё около 1906 года, но в то время оставшемуся невостребованным. Они представляли собой цилиндрический корпус, заполненный маслом, внутри которого вращалось на оси колесо с четырьмя лопатками. Имевшиеся в лопатках калиброванные отверстия (на поздних моделях — отверстия с клапанами) создавали сопротивление потоку жидкости, возникающему при повороте оси, обеспечивая тем самым демпфирование. Корпус такого амортизатора неподвижно устанавливался на раме автомобиля, а на выходящую из него ось надевался рычаг, шарнирно соединённый с деталями подвески. Перестановкой рычага можно было регулировать жёсткость амортизатора. Впоследствии конструкция амортизаторов данного типа была усовершенствована, появилось дистанционное управление жёсткостью из салона, что было полезно на тогдашних плохих дорогах. Однако в целом, данная конструкция отличалась невысокой эффективностью и была сложна в производстве из-за необходимости обеспечения очень точной подгонки деталей амортизатора друг к другу, а также была практически неремонтопригодна даже в условиях оборудованной мастерской. Тем не менее, Ford использовал их на своих автомобилях до конца 1940-х годов. Из отечественных автомобилей использовались на ГАЗ-А.
Несколько позже появились рычажные гидравлические амортизаторы поршневого типа, в которых рычаг посредством кулачкового или кривошипного механизма приводил в движение поршень (в амортизаторах одностороннего действия) или поршни (двустороннего действия), создававшие ток жидкости, а демпфирование обеспечивали установленные в корпусе амортизатора клапаны, оказывавшие сопротивление перетеканию жидкости из одной полости в другую. Такие амортизаторы допускали настройку усилия при сжатии и отбое в широких пределах за счёт замены клапанов, которые обычно устанавливались на их корпусе снаружи за винтовыми заглушками. Так, на всех послевоенных легковых автомобилях ГАЗ с рычажными амортизаторами задние амортизаторы имели идентичную конструкцию, а отличались только клапанами (то есть, настройкой) и рычагами, рассчитанными на различные конфигурации подвески. После появления в середине 1930-х годов независимых передних подвесок на двойных поперечных рычагах такие амортизаторы нередко стали встраивать в их верхние рычаги.
Наряду с этим, для поршневых рычажных амортизаторов также были характерны определённые недостатки, в первую очередь — сравнительно высокая себестоимость, обусловленная большой металлоёмкостью и необходимостью механической обработки высокого класса точности для изготовления многих узлов, в частности — пары «цилиндр-поршень». Кроме того, из-за несовершенного уплотнения оси нередки были утечки рабочей жидкости из изношенных амортизаторов, что, впрочем, не выводило их из строя мгновенно и обычно исправлялось заменой уплотнения. За исключением элементарных работ по замене уплотнений и клапанов, рычажно-поршневые амортизаторы были практически неремонтопригодны вне заводских условий из-за высокой точности изготовления многих деталей, даже производить их полную разборку без большой необходимости в этом считалось крайне нежелательным.
В конце 1930-х годов их стали постепенно теснить близкие к современным трубчатые амортизаторы так называемого «авиационного типа», более дешёвые и технологичные в производстве, а также обладавшие большей стабильностью характеристик при движении на высокой скорости благодаря лучшей способности рассеивать тепло. Тем не менее, «рычажники» оставались популярны и в первое послевоенное десятилетие, а на некоторых автомобилях использовались вплоть до 1960-х годов. В настоящее время рычажные амортизаторы можно встретить только в подвеске бронетехники: например, на танках Т-55, Т-62 и Т-72 используются рычажные амортизаторы лопастного (коловратного) типа, главным образом благодаря своей компактности и возможности достаточно свободной компоновки относительно других деталей подвескиЭ. Вавилонский, О. Куракса, В. Неволин: Основной боевой танк России. Откровенный разговор о проблемах танкостроения. ЗАО «Типография „РЕПРИНТ“», г. Нижний Тагил, 2008 г..
Гидравлические двухтрубные
Двухтрубный амортизатор состоит из двух соосных (одна в одной) труб, внешняя из которых является корпусом, внутренняя заполнена рабочей жидкостью и в ней перемещается поршень с клапанами. Пространство между трубами заполнено запасом жидкости для охлаждения и компенсации утечек, а также воздухом — для компенсации изменения объёма (температурное расширение жидкости и вход-выход штока).
Применяются в подвеске автомобилей для спокойного и размеренного движения без резких поворотов и торможений. Предназначены для работы в условиях хороших дорог.