Можно убедиться, что неизбежные изменения температуры в пределах сезонных колебаний для закрыты» помещений (производственного участка) обусловливают отклонения на 15 — 20 % и более при применении даже высококачественных амортизаторных жидкостей. Учитывая это обстоятельство и допустимые отклонения усилий сопротивлений гидроамортиэпоров, приходим к заключению о практической невозможности использования на транспортных машинах линейных характеристик сопротивления на основе элементарного отверстия. Это положение распространяется на щелевидные отверстия и кольцевые зазоры с малым гидравлическим радиусом. Для примера, в координатах и отличающихся от них только масштабом координатах представлено семейство характеристик серийно выпускаемого гидроамортизатора (с щелевидными дроссельными отверстиями) при разной вязкости рабочей жидкости. Переход режима течения жидкости от линейного к наиболее стабильному квадратичному происходит в заштрихованных областях. В широком интервале. наиболее вероятных рабочих температур (10 — 120°С) характеристики близки к единой квадратичной параболе , которая обеспечивается специальными конструкторско-технологическими мероприятиями, подробно рассматриваемыми ниже.

Недостатки листовых рессор: большая металлоемкость и блокировка подвески силами трения — в определенной мере взаимосвязаны и могут быть существенно уменьшены. Это показывают специальные исследования. Износ сопряженных поверхностей трения, особенно по концам листов, где возникают наибольшие относительные перемещения и действуют значительные контактные усилия, приводит к существенным изменениям рабочих характеристик рессор и подвески. Сила неупругого сопротивления при деформациях упругого материала зависит от нагрузки. Такой характер зависимости подтверждается экспериментально и не противоречит известным законам физики трения. Существуют также характеристики с постоянной силой трения. Наиболее общим случаем является комбинация представленных вариантов рабочих характеристик подвески (рессор). В действительности упругие и неупругие силы сопротивления деформациям рессор взаимосвязаны и обусловливают весьма сложное описание динамики подрессоренной и неподрессоренной массы транспортных машин. Эффективная жесткость рессоры и силы трения являются переменными величинами, зависящими от амплитуды, деформации и других факторов (вибрационный режим, степень коррозии, состояние внешней среды и др.).

Решение системы уравнений представляет наибольший интерес для резонансных условий колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс, а также межрезонансных и зарезонансных колебаний. Низкочастотный резонанс подрессоренной массы при разблокированных рессорах, когда соответствует частоте. Высокочастотный резонанс неподрессоренной массы возникает в области частот. В большинстве случаев всегда имеет место значительный сдвиг фаз колебаний масс, что увеличивает относительные перемещения в подвеске (как и в рассмотренном выше случае кинематического возбуждения одномассовой системы). Колебания подрессоренной массы выражаются уравнением, аналогичным уравнению В соответствии с изложенным это лишь частный случай более общего решения. Силы, вызывающие гашение колебаний в двухмассовой системе, могут быть отрицательной величиной для неподрессоренной массы. Это значит, что при низкочастотном резонансе на колебания неподрессоренной массы сильнее влияет подрессоренная масса, чем неровности дороги. Влияние оказывается тем сильнее, чем слабее затухание. Однако колебания неподрессоренной массы при низкочастотном резонансе не могут самопроизвольно разрастаться.

К направляющим устройствам относятся разного рода рычаги, тяги и шарниры, к ограничивающим — упоры, ограничители, подхватывающие петли и т.п. элементы конструкции. Эти элементы могут обладать также упругими и гасящими свойствами. В системах подвески и виброзащиты все шире применяются устройства-регуляторы, изменяющие рабочие характеристики упругих элементов и гасителей колебаний в зависимости от переменных параметров транспортных машин и различных антропометрических параметров (рост, сложение, масса и т.п.) человека-оператора. Это вызвано повышением требований к качеству транспортных машин в условиях увеличения их грузоподъемности и скоростей движения, а также нормированием уровней допустимых вибраций. Комбинированная рессорно-пневматическая подвеска состоит из большинства названных элементов и дает общее представление об их конструкции и компоновке. Листовая рессора является одновременно упругим, гасящим и направляющим устройством. Хотя между листами рессоры всегда имеется трение, которое, однако, стараются уменьшить, в современных рессорных подвесках во всех промышленно развитых странах применяют гидравлические гасители колебаний как на автомобилях и тракторах, так и на пассажирском железнодорожном транспорте.

Аналогичное положение складывается и в случае использования ПГУ в подрессоривании некоторых транспортно-технологических и технологических машин с периодическим характером движения или тихоходных. Для скоростных транспортных машин самого различного назначения использование ПГУ является перспективным, так как исследованиями установлены возможности создания такого рода устройств с практически независимыми упругими и гасящими характеристиками. Вместе с тем зарубежные исследования показывают, что ПГУ позволяют обеспечить наиболее благоприятную упругую характеристику и минимальную материалоемкость подвески при сочетании их с дополнительными металлическими упругими элементами (например, малолистовыми рессорами). Такое решение рекомендуется для задних подвесок грузовых автомобилей массового производства, на которых ПГУ могут заменить дополнительные рессоры (подрессорники) и гидравлические амортизаторы. ПГУ с независимыми характеристиками упругого и гасящего устройств, совмещенных в одном агрегате, принципиально неосуществимы.

Особенности вертикальных колебаний подрессоренной и неподрессоренной масс большинства колесных транспортных машин, которые рекомендуется учитывать. при выборе демпфирующих характеристик амортизаторов, сводятся в основном к следующим: колебания имеют, как правило, неустановившийся характер и складываются преимущественно из составляющих с собственными частотами, которые варьируют в более или менее узких пределах, зависящих от уровня возбуждения и сил постоянного трения в подвеске; скорости относительных перемещений в подвеске являются векторной суммой скоростей абсолютных колебаний масс, которые различаются тем существенней, чем больше разница собственных частот колебаний масс и чем интенсивней высокочастотное возбуждение; максимальные амплитуды абсолютных перемещений подрессоренной массы ограничиваются при правильно сконструированной подвеске (отсутствие пробоев) критическими ускорениями колебаний, которые предельно допустимы по условиям плавности хода (например, на рабочем месте водителя или пассажирских местах) и по условиям сохранности груза — с учетом изменения амплитуд по длине базы.

Результаты предварительных исследований показывают, что даже при отсутствии дросселирующих устройств гидропружины при работе нагреваются практически пропорционально квадрату амплитуды циклических деформаций, так как до 20 % энергии упругих деформаций переходит в теплоту (вследствие межмолекулярного трения жидкости, находящейся под высоким давлением 50 МПа и выше). При нагревании дополнительно повышается давление в замкнутом пространстве рабочего цилиндра, что соответственно увеличивает несущую способность гидропружины при достаточно продолжительной работе наземных транспортных машин. Сравнительный анализ конструкций и рабочих процессов однотрубных гидропневматических амортизаторов и пневмогидравлических упругих элементов с гасящим действием показывает, что принципиальной разницы между ними нет. Есть лишь второстепенные конструктивные отличия: дросселирующая система пневмо-гидравлических устройств (ЛГУ) не всегда размещается в поршне (как у многих амортизаторов), и давление д. газа передается жидкости и действует на всю площадь вытеснителя (поршня), а не на разность площадей, равную площади штока, как в амортизаторе.

Прежде всего, необходимо определить относительные перемещения в подвеске, чтобы достаточно точно оценить действительное значение, которое зависит от частоты и скорости относительных колебаний. При этом целесообразно начинать расчет с построения характеристики гашения колебаний, чтобы конкретизировать значения, обеспечиваемые реальным амортизатором согласно проектному расчету, и с учетом трения. Далее можно использовать графоаналитические и приближенные аналитические методы построения АЧХ относительных перемещений в подвеске (АЧХ—х2). На основе этой АЧХ появляется возможность определить и ускорения колебаний подрессоренной массы, и относительные перемещения в контакте колеса с дорогой. Для аналитических расчетов вертикальных колебаний подрессоренной массы в первом приближении целесообразно использовать упрощенные формулы, вытекающие из уравнений, если пренебречь влиянием трения в подвеске, неупругим сопротивлением шины и ее сглаживающими свойствами. Эта формула позволяет одновременно учитывать влияние на показатели плавности хода практически всех основных конструктивных параметров подвески, а, используя выражения, сравнительно легко найти и другие измерители колебаний.

Определяется коэффициент, обусловленный действием сил трения. Если он недостаточен для гашения колебаний подрессоренной массы, то необходимо установить амортизаторы, которые должны обеспечивать дополнительное гашение колебаний, оцениваемое коэффициентом. Это вычитание величины из оптимальной величины производится графически в третьем квадранте, где одинаковые величины на координатных осях соединены прямыми линиями, с помощью которых и производится дальнейшее построение. Сначала в первом квадранте через заданную точку проводят вертикаль до пересечения с кривой и определяют критическую амплитуду колебаний подрессоренной массы, проектируя точку пересечения на ось ординат. Это позволяет установить по кривым во втором квадранте. Далее, вертикаль, проведенную через ось, продолжают в третьем квадранте до пересечения с прямой, соответствующей заданному значению. Через точку пересечения проводят горизонталь до пересечения в четвертом квадранте с прямой, соответствующей значению, полученному в начале построения. Чтобы определить требуемое значение для конкретной массы, достаточно умножить на отношение соответствующих величин подрессоренных масс. Одновременно можно определить скорость, при которой должны включаться разгрузочные клапаны.

Известны ПГУ с двумя и более пневматическими камерами, которые могут иметь любое конструктивное исполнение. Они служат для увеличения рабочего объема воздуха при возрастании статической нагрузки, улучшения упругой характеристики при ходе отдачи, компенсации утечек жидкости, аккумуляций давления, смягчения гидравлических ударов, управления клапанными устройствами и т.п. Однако все это не меняет основного принципа — устройства двух независимых дросселирующих систем, каждая из которых должна иметь дроссельные отверстия открытого типа, а также рабочие и вспомогательные клапаны. При этом дросселирующие системы, обусловливающие гидравлическое сопротивление всего устройства и демпфирование, должны работать при принудительном вытеснении жидкости движущимся поршнем, а не за счет расширения сжатого газа. Энергию последнего надлежит использовать лишь для обмена жидкостью между гидрополостями устройства и для создания незначительного или допустимого гидравлического сопротивления при вытеснении жидкости через впускные и перепускные клапаны.