Amortisör

Ölçekli arabaların minyatür-yağlı amortisörleri.

Gazlı amortisör.

Amortisör (Fransızcadan: amortisseur), makinelerde çalışma sırasında meydana gelen sarsıntı ve titreşimlerin şiddetini ve etkisini azaltmak için kullanılan elemanlar. Amortisörler hareket yönüne ters, hız ile orantılı bir direnç gösterirler. Böylece sarsıntı ve titreşim doğuran enerjiyi ısıya çevirerek yutarlar. Her türlü darbeli çalışan makinelerde (tekstil makineleri, presler, iş makineleri, kaldırma makineleri, otomobiller...) kullanılmalarına rağmen en yaygın kullanma alanı otomobillerdir.

Pnömatik ve hidrolik amortisörler, yastıklar ve yaylarla birlikte kullanılır. Araç amortisörü, yağının akış debisini içindeki pistondan kontrol eden yaylı çek valfleri ve orifisleri kapsar.

Amortisör tasarlarken veya seçerken tasarım düşüncesi bu enerjinin nereye gideceğidir. Çoğu amortisörde, mekanik enerji amortisörün viskoz sıvısında ısı enerjisine dönüşür. Hidrolik silindirlerde hidrolik sıvı ısınır, pnömatik silindirlerdeyse sıcak hava amortisörün dışındaki ortama boşaltılır. Elektromanyetik amortisör türlerinde harcanan enerji depolanıp ve daha sonra kullanılabilir.

Araç süspansiyonu

Bir araçta amortisörler engebeli zeminde gitmenin etkisini azaltarak sürüş kalitesini ve araç kullanımını iyileştirir. Amortisörler aşırı süspansiyon hareketini sınırlarken amaçları yay salınımlarını sönümlemektir. Amortisörler yaylardan fazla enerjiyi emmek için yağ ve gaz valflerini kullanır. Yay oranları üretici tarafından aracın yüklü ve yüksüz ağırlığına göre seçilir. Bazı insanlar yay oranlarını değiştirmek için şok kullanır ancak bu doğru kullanım değildir. Tekerlek lastiğin kendisindeki histerezis ile birlikte yaylanmamış ağırlık yukarı ve aşağı hareketinde depolanan enerjiyi sönümler. Etkili tekerlek sekme sönümlemesi şokların en uygun dirence ayarlanmasını gerektirir.

Yaylı amortisörler genellikle helis yay veya yaprak yay kullanılır ancak burulma şoklarında burulma çubuğu da kullanılır. Ancak yay tek başına şoku ememez çünkü yay sadece enerjiyi depolar enerjiyi ememez. Araçlarda hem hidrolik amortisörler hem de yay veya burulma çubuklarını kullanır.

Araç amortisör tipleri

İkiz ve tek borulu amortisörün ana bileşenlerinin şeması

Çoğu araç amortisörü, bu konularda bazı değişimlerle ikiz veya tek boruludur.

İkiz borulu

Temel ikiz borulu

"İki borulu" amortisör olarak da bilinen bu cihaz, iç içe iki silindirik borudan "çalışma borusu" veya "basınç borusu" olarak adlandırılan bir iç boru ve "yedek boru" adı verilen bir dış borudan oluşur. Cihazın altında iç kısımda bir sıkıştırma valfi veya taban valfi bulunur. Piston, yoldaki tümsekler tarafından yukarı veya aşağı doğru zorlandığında, hidrolik sıvı pistondaki küçük delikler veya "orifisler" aracılığıyla ve valf yoluyla farklı bölmeler arasında hareket eder ve "şok" enerjisini ısıya dönüştürür ve daha sonra bu enerjinin harcanması gerekir.

İkiz borulu gazlı

Çeşitli şekillerde "iki borulu gaz hücresi" tasarım olarak bilinen bu tip temel ikiz boru tipinin gelişmişidir. Yapısı ikiz boruya çok benzer ancak yedek boruya düşük basınçlı azot gazı basılır. Bu değişikliğin sonucunda tertibattan damlayan köpüklü hidrolik sıvı olarak çıkan, ikiz borulunun aşırı ısınması yüzünden "köpürmesi" azalır. İkiz borulu gazlı amortisörler orijinal modern araç süspansiyonlarının çoğunluğunu oluşturur.

Araç süspansiyon sistemleri ve yaylar

Yayların araç süspansiyon sistemlerinde kullanılmaları geçen yüzyıla kadar dayanır. İlk kullanılan yaylar kalın çelik yaylardır. Bunların yoldan gelen darbeleri bir ölçüde yutmaları, daha hızlı ve rahat yolculuk yapma imkânını ortaya çıkarmıştı. Daha sonraları halk arasında makas olarak bilinen yaprak yayların büyükten küçüğe doğru yerleştirilmesi ile meydana gelen yaylar, geniş kullanım alanı bulmuştur. Bu yayların ön ve arka dingil ile şasi arasında kullanılmasıyla araç gövdesi dolaylı olarak dingillere oturtulmuş olur. Böylece yoldan gelen sarsıntılar kadar, aracın kalkma ve fren sırasındaki sarsılmaları da yumuşatılmış oluyordu. İlk defa 1928'de otomobil imalatındaki bir uygulamayla süspansiyon sistemi her bir tekerleğe bağımsız olarak uygulanmış, yani dingil kullanılmasından vaz geçilerek her tekerlek ayrı olarak yataklanmıştır. Böylece bir tekerlek tarafından alınan darbe diğerine iletilmediğinden seyahat rahatlığı artırılmıştır.

Bugün helezon yaylar, burulma çubukları, yaprak yaylar gibi kullanılan birçok yay tipi vardır. Genellikle ön tekerlekler için helezon yaylar kullanılırken, arka dingil yaprak yaylardan yapılan makaslar üzerine oturtulur.

Yaylar enerji depolama kabiliyetleri yüksek olan elastik elemanlardır. Bu özellikleri, dolayısıyla yol sathından alınan darbeleri, boyut değiştirerek ve enerji depolayarak şasiye iletmeden alırlar. Fakat yalnız başlarına kullanıldıklarında ilk anda depoladıkları enerjiyi sonra geri verirler ve bir salınım hareketine sebep olurlar. Bu salınımın sadece bir kısmı yayın rijitliği, yani iç moleküller sürtünmesi dolayısıyla ısıya çevrilerek yutulur ve salınımın durması zaman alır. Eğer bu salınımların devam etmesine müsaade edilirse araçta da sallanmalar görülür.

Bilhassa İkinci Dünya Savaşı sırasında metalurji sahasındaki son ilerlemeler yayların enerji depolama kabiliyetlerini, yani elastikiyetlerini arttırmış ve araç süspansiyon sistemlerinde yaylar yanında enerji yutma kabiliyetleri yüksek amortisörlerin kullanılması bir ihtiyaç halini almıştır. Bugün amortisörler, araç süspansiyon sistemlerinde geniş bir şekilde kullanılmaktadır.

Amortisörlerin rolü

Amortisörler, araç süspansiyon sistemlerinde yaylarla birlikte kullanılarak yoldan tekerleklere gelen sarsıntı ve titreşimlerin araba şasisine iletilmeden emilmesini veya en aza indirilmesini sağlarlar. Burada amortisörlerin rolü yaylardan daha değişik bir karakter gösterir.

Bu sistemlerde yay tarafından depolanan enerji, salınımlar halinde şasiye iletilmeden amortisörler tarafından emilir. İşte bu prensibe dayanarak yolun düzensizliklerinden dolayı meydana gelen darbe ve salınımları, yaylar, araç gövdesine iletmeyerek depolarlar. Amortisörler ise hareket yönüne ters doğrultuda gösterdikleri direnç ile gerek ilk anda tekerlekten gelen enerjiyi ve gerekse yayda depolanan enerjiyi yutarak ısıya çevirirler. Böylece sarsıntıları azaltırlar.

Amortisörler, sadece aracın konforu için gerekli elemanlar değillerdir. Aynı zamanda tekerleklerin yolu iyi kavramaları gibi önemli bir fonksiyonu da yerine getirirler. İyi bir amortisör virajda savrulmayı önler. Tekerleklerin yere iyi basmalarını ve zıplamamalarını sağlayarak hem çekişi artırır, hem de fren yapıldığında duruş mesafesini kısaltır.

Amortisörlerin yapısı, tipleri

Genel olarak amortisörlerin çalışma prensibi sürtünme yoluyla harekete karşı bir direnç göstererek, hareket enerjisinin ısıya dönüştürülüp, yutulması esasına dayanır. Amortisörler kuru ve akışkan esaslı tipler olmak üzere iki ana bölüme ayrılırlar.

• Kuru tipler, yaylar ve lastiklerde olduğu gibi cisimlerin iç moleküler sürtünmesine dayanarak veya doğrudan birbirine sürtünen cisimlerde olduğu gibi dış sürtünme esasına dayanarak sarsıntı ve titreşim doğuran hareket enerjisini ısıya çevirerek yutarlar.
• Akışkan tipleri ise sıvı veya gaz esaslı olabilirler. Sıvı tiplerde daha çok yağ kullanılır. Yağların iç moleküler sürtünmesi olan yüksek viskozite (kıvamlılık) özelliğine dayanılarak basınç altındaki yağın dar kanallardan geçmeye zorlanmasıyla sıkışan moleküllerin arasındaki sürtünme yardımıyla ısıya çevrilen enerji yutulur. Gaz esaslı tipler de aynı prensibe göre çalışırlar. Gaz olarak daha çok hava kullanılır.

Amortisörlerin bu iki ana esasa bağlı, sanayi ve araçlarda kullanılan birçok tipleri vardır. Araçlarda geniş bir kullanılma alanı bulması dolayısıyla en çok tanınan teleskobik tipdir.

Teleskobik tip hidrolik amortisörler

Bu tip amortisörler tekerlek kısmına bağlı içi yağ dolu silindir ve arabanın gövdesine bağlı çubuk piston grubu olmak üzere iki ana parçadan meydana gelirler. Silindir kısmının dış zarfı iki kat olup ara kısım yedek yağ deposu vazifesini görür. Piston çubuğuna silindirin üst tarafına geçen koruyucu toz tüpü ve silindir içinde işleyen piston bağlıdır.

Bu tip amortisörlerin çalışma şekli şöyledir: Eğer tekerlek bir darbe alırsa, amortisörün bu sıkışma stroku esnasında silindirin alt kısmındaki süpap kapanır. Yağ basıncı piston üzerindeki süpabı açar ve yağ pistonun üst kısmına geçer. Bu kısımda aynı zamanda piston çubuğu bulunduğundan fazla yağ bir boru vasıtasıyla yedek depoya gönderilir. Bu borunun ucunda bir supap daha mevcuttur. Bu işlem sırasında amortisör yukarı doğru olan yay hareketini yumuşatır, darbeyi söndürür, amortisörün aşağı doğru tepkisi lastiği yola bastırır, zıplamasını önler.

Tekerleğin düşmesi sırasında amortisör şöyle çalışır: Amortisörün açılması esnasında yağ önce silindirin alt başındaki süpaptan içeri girer. Piston üzerindeki süpap tek taraflı olduğundan kapanır ve piston üstündeki yağ ince borudan geçerek yedek depoya ve oradan silindire girer ve geri gelme mukavemetini te'min eder. Bu işlem sırasında amortisör tekerleğin düşmesi ile yayın birden boşalmasını önler, darbeli açılımı frenler, tekerleğin yola yumuşak bir hareketle oturmasını sağlıyarak, zıplamasına engel olur.

Görüldüğü gibi yağın ince boru ve süpaplardan geçmeye zorlanması amortisörün hareketini, ters yönünden bir direnç göstererek sarsıntı doğuran enerjiyi ısıya çevirip yutmasına imkân sağlar. Dikkat edilecek diğer bir husus da amortisör içinde ısınan yağın her zaman bir yönde hareket etmesi ve böylece kendini ve cihazı soğutmasıdır.

Diğer kullanım alanları

Yalpalama damperi, demiryolu ulaşımında vagonların ve lokomotiflerin aşırı derecede yan yana sallanmasını önlemek için kullanılan enine monte edilmiş bir amortisördür

Başta Japonya olmak üzere dünyanın çeşitli ülkelerinde uygulanan ve amortisör gibi işleyen taban izolasyon sistemi, binaların temel ile irtibatını keserek depreme karşı koruma sağlıyor.