Диаграмма работы амортизатора.

Диаграммой работы амортизатора называется зависимость силы Q, действующей на шток амортизатора, от перемещения штока S. Усилие, необходимое для обжатия амортизатора (на прямом ходе), равно сумме усилий, идущих на преодоление сопротивления газа Qг, жидкости Qж и сил трения Qтр (рис.5.6,а):

.

При распрямлении амортизатора — обратном ходе (рис.5.6,б) шток движется за счет усилия таза Qг. Часть этого усилия затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений жидкости и трения. Поэтому усилие на штоке амортизатора

.

Усилие от сопротивления газа: ,

где рг— давление газа в амортизаторе;

F— площадь поперечного сечения штока.

На рис.5.16,а показана диаграмма Qг=f(S) на прямом и обратном ходе. Площадь фигуры О—1—2—3—4—0 эквивалентна энергии сжатого газа. Эта энергия используется на распрямление амортизатора. И если бы не было жидкости, сжатый газ работал бы как пружина. В этом случае самолет при посадке совершал бы в течение длительного времени вертикальные колебания.

Усилие от сопротивления жидкости Qж равно силе, потребной на проталкивание жидкости через отверстия в клапане. Сила Qж тем больше, чем больше скорость движения жидкости, а следовательно, и скорость движения штока Vшт, и меньше площадь сечения отверстий в клапане fотв:

где а — коэффициент.

В начале и конце обжатия амортизатора скорость штока, равна нулю. Значит, и усилия Qж в начале и конце обжатия равны нулю. Поэтому диаграмма (рис.5.18,б) зависимости Qж=f'(S) имеет вид на прямом ходе 1—5—3 и на обратном 3—9—1. На обратном ходе усилия увеличиваются за счет уменьшения fотв, из-за закрытия части отверстий клапаном торможения на обратном ходе.

Площадь внутри фигуры ходе 1—5—3—9 соответствует энергии, затраченной на преодоление гидравлических сопротивлений и превращенной в тепло.

Сила трения Qтр между штоком и цилиндром возникает за счет трения в буксах и манжетах уплотнения. Сила трения в буксах зависит от величины боковых нагрузок и моментов, действующих на амортизатор. Сила трения в манжетах уплотнения пропорциональна давлению внутри амортизатора, прижимающего манжеты к стенкам штока (цилиндра). Поэтому силы Qтр при обжатии амортизатора увеличиваются, а при распрямлении уменьшаются.

На рис. 5.18,в показана диаграмма Qтр= f'(S) на прямом ходе 6—7—8, на обратном 1011—12. Площадь внутри фигуры 6—7—8—10—11—12 соответствует энергии, затраченной на преодоление сил трения и превращенной в тепло.

Рис. 5.18. Диаграммы работы амортизатора от газовых (а) сил,

сил сопротивления движению жидкости (б) и сил трения (в)

 

Диаграмма работы жидкостно-газового амортизатора (рис.5.19) представляет собой сочетание рассмотренных выше диаграмм Действительно, если к ординатам кривой 1—2—3 (диаграмме усилия от сопротивления газа Qг) прибавить отрезки, соответствующие силам сопротивления жидкости Qж и трения Qтр при прямом ходе штока, то получим кривую 6—7—8 изменения усилий, действующих на шток при прямом ходе. И если от ординат кривой 1—2—3 отнять отрезки, соответствующие силам сопротивления жидкости Qж и трения Qтр при распрямлении амортизатора, то получим кривую 10—11—12 усилий, действующих на шток при обратном ходе амортизатора.

Площадь фигуры 0—6—7—8—4—0 соответствует той работе, которую воспринял (аккумулировал) амортизатор на прямом ходе.

Площадь фигуры 0—12—1110—4—0 соответствует энергии, возвращенной самолету и расходуемой на его подпрыгивание.

Площадь петли 6—7—8—10—11—12 соответствует работе, рассеянной силами сопротивления движения жидкости и трения на прямом и обратном ходе, т. е. энергии, превращенной в тепло. Величина ее зависит от площади отверстий, через которые проталкивается жидкость, от величины сил трения штока о буксы, манжеты.

Чем больше площадь петли 12—6—7—8—10—11—12, тем меньше площадь фигуры 0—12—11—10—4—0, тем меньше энергии возвращается самолету, тем быстрее прекратятся вертикальные колебания самолета после удара. Однако величина площади петли лимитируется ограниченным временем цикла срабатывания амортизатора (0,8-1 с), т.е. временем, обеспечивающим подготовку амортизатора к повторному удару.

Рис. 5.19. Диаграмма работы жидкостно-газового амортизатора

 

Количественно конструктивное совершенство амортизатора оценивается двумя коэффициентами: коэффициентом полноты диаграммы (hам) и коэффициентом гистерезиса (hгис).

Коэффициент полноты диаграммы показывает, какую часть от максимально возможной работы воспринял амортизатор на прямом ходе. Максимально возможная работа, которую может воспринять амортизатор, равна , что эквивалентно площади фигуры 0—13—8—4—0. Работа, воспринятая амортизатором на прямом ходе (Аам), как уже было сказано, эквивалентна площади фигуры 0—6—7—8—4—0. Поэтому можно записать:

где F— площадь соответствующей фигуры на рис 5.19.

 

Чем больше hам , тем меньший ход амортизатора требуется для восприятия энергии удара самолета при посадке, тем меньше габаритные размеры амортизатора. Однако при увеличении hам амортизация становится более «жесткой», что приводит к увеличению нагрузок на планер самолета, снижению комфорта пассажиров. Для амортизаторов существующих самолетов hам=0,55¸0,70.

Коэффициент гистерезиса показывает, какая часть энергии воспринятая амортизатором, рассеивается т.е. превращается в тепло. Работа, рассеянная амортизатором (Арас), как уже говорилось, эквивалентна площади фигуры 6—7—8—10—11—12. Следовательно:

.

Чем больше коэффициент гистерезиса, тем быстрее рассеивается энергия удара при посадке. Но увеличение рассеянной энергии замедляет процесс распрямления амортизатора, а значит, увеличивает время готовности к восприятию повторного удара. Для амортизаторов существующих самолетов hгис=0,5¸0,6.

 

Приложение Б.