Завдання амортизаторів
Амортизатори з”явилися на автомобілях задовго до широкого впровадження відомих сьогодні циліндричних конструкцій з поршнем, що переміщається. Спочатку майже повсюдно розповсюджені ресори сполучали в собі одночасно й пружину й амортизатор. Пружинили аркуші, вони ж і терлися друг об друга, стягнуті для цього в пакети, переводячи кінетичну енергію в теплову й гасячи вертикальні коливання.
Ідея розділити функції пружин і пристроїв, що демпфірують, була змушеною. Широке впровадження незалежної підвіски, що значно підвищує комфорт і керованість, підвело до цьому чисто конструктивно. Із приходом гвинтових пружин замість ресор поруч із ними так і просилося що-небудь циліндричне. До того ж, розбовтану ресору доводилося міняти цілком або перетягати, що по трудомісткості значно перевершувало заміну пари амортизаторів, закріплених двома гайками кожний.
Механічне тертя замінили на гідравлічне. Перше було дуже важко контролювати, у міру швидкого зношування тертьових поверхонь характеристики всієї системи так само швидко мінялися. Крім того, все це супроводжувалося, звичайно, скреготом і скрипом що, як Ви розумієте, не додавало комфорту пасажирам. Гідравлічна система з маслом, прогнаним через тонкі калібровані отвори клапанів служила на кілька порядків довше, не міняючи істотно своїх характеристик. До того ж з”явилася можливість досить чітко дозувати ці характеристики, простою зміною двох або чотирьох амортизаторів робити той самий автомобіль більше комфортабельним або більше спортивним.
Гідравлічне тертя мало перед механічним ще одна безперечна перевага. Клапани, через які протікає масло, можна настроїти так, що опір амортизатора буде різним залежно від напрямку роботи підвіски. Звичайні амортизатори мають зусилля при відбої у два-чотири разів більше, ніж зусилля при стиску. Це означає, що коли колесо наїжджає на перешкоду, вона з легкістю йде нагору, а потім, уже при поверненні його назад, пружинам і доводиться працювати, витрачаючи кінетичну енергію, що нагромадилася при стиску. Міняючи характеристики опору ходів, одержують "більше спортивні" або "більше комфортні" підвіски, не міняючи принципово їхньої конструкції.
Автомобіль побудований навколо людини. Якщо розглядати його конструкцію із цього погляду, то виявиться, що між цією самою людиною й кузовом перебуває сидіння, що установлене на підлозі, разом з порогами й боковинами утворюючу пружну балку, далі випливають пружини, амортизатори й шини. Кожний із цих елементів пружинить і кожний має свої характеристики, включаючи характерні тільки йому значення резонансних частот. Ну а резонансні коливання, як ми добре пам”ятаємо з підручника фізики, руйнують навіть мости, тому солдати через них "у ногу" не ходять. Тому^-те й всі механічні системи автомобіля підбираються в процесі його розробки так, щоб уникнути шкідливих або неприємних коливань.
Не тільки уникнути руйнівних у прямому й переносному значенні резонансних коливань, але й зробити пересування в автомобілі максимально комфортним покликані елементи підвіски. Історично людина пов”язаний з автомобілем і іншими механічними засобами пересування тільки останні 100-200 років. Всі тисячоріччя до цього він пересувався пішки й, тому, закладена в нього природою комфортна частота коливань становить 1-2 у секунду при амплітуді, рівної приблизно 1/8 довжині тіла. Всі інші коливання або занадто часті (автомобіль "трясе"), або заколисують і викликають морську хворобу (автомобіль пливе як "баржа"). Саме характеристики амортизаторів є останнім самим потужним інструментом для досягнення оптимального комфорту в машині.
Конструкції амортизаторів
Всі амортизатори прийнятий ділити на "гідравлічні", "газові" і "поддутые" ( c газом низького тиску). Розподіл це умовно тому, що у всіх трьох випадках "центральний" вузол - клапан залишається принципово незмінним і у всіх трьох випадках як компенсаційний елемент використається газ. Центральний клапан переміщається в центральному циліндрі й відмінності починаються далі. Гідравлічні амортизатори й поддутые мають ще й зовнішній циліндр, куди перетікає масло через систему нижнього клапана. Газовий амортизатор зовнішнього циліндра не має й вся його конструкція впакована в одному.
Таким чином, амортизатори логічніше ділити на двухтрубные й однотрубні. При роботі будь-яких амортизаторів, по визначенню, виділяється велика кількість тепла, тому від застосовуваного в них масла потрібно не тільки корозійна, але й термічна стійкість - здатність витримувати температури до 160 градусів не міняючи структури й властивостей. Одночасно із цим актуальне завдання відводу тепла. Двухтрубные гідравлічні амортизатори відводять тепло гірше чим однотрубні високого тиски, адже в перших "генератор тепла" - центральний циліндр закритий зверху ще одним співвісним циліндром, наповненим маслом і компенсаційним газом.
Навіщо потрібний компенсаційний обсяг газу? Рідина, як відомо, не стискується. Вірніше, стискується, але дуже незначно як ті крокодили, які літають, але "низэнько-низэнько". Тому, якби не було компенсаційного обсягу, поршень усередині циліндра при різкому переміщенні (типу удар) натикався на "кам”яну стіну" масла, що у силу своєї великої інерції ще не початок текти через калібровані отвори клапанів. Саме компенсаційний обсяг газу стискується першим і приймає на себе удар і лише потім масло починає проходити через калібровані отвори клапанів центрального штока. До того ж при роботі масло нагрівається, часто до значних температур. Збільшення його обсягу при це необхідно компенсувати й робить це невелика порція газу.
Гідравлічні амортизатори демпфірують м”якше тому, що в них дві системи клапанів, на відміну від однотрубних газових, у яких тільки одна, розташована на штоку, плюс газ у них під більше низьким тиском. Разом із цим, вони максимально інертні, повільно реагують на переміщення колеса, особливо при низькочастотних коливаннях невеликої амплітуди. Чим вище тиск газу, що підпирає масло, тим вище "швидкість реакції" амортизатора. В амортизаторах високого тиску й масло й газ розташовані послідовно в одному циліндрі й розділені плаваючим клапаном. Газ (звичайно це азот) перебуває під тиском близько 25 атмосфер. Таким чином, клапан штока перебуває увесь час в "підгорнутому", "подпружиненном" стані й набагато швидше реагує на вибої й вибої дороги.
Гідравлічні двухтрубные амортизатори мають ще кілька особливостей, що стають недоліками при певних режимах експлуатації автомобіля. При різкому переміщенні поршня на звороті клапана створюється розрядження й можуть утворитися кавитационные пухирці. Це різко змінює характеристики демпфірування. При часто повторюваних різких переміщеннях, наприклад, при проходженні раллийной траси, амортизатор просто "скипає" - кавитационные пухирці й газ компенсаційного обсягу змішуються з маслом у подобу емульсії, при цьому демпфірування практично зникне.
Газонаполненные амортизатори високого тиску з”явилися, в основному, як відповідь на необхідність рішення цієї проблеми. Подпружиненное масло практично не спінюється, а відділення компенсаційного обсягу плаваючим поршнем знімає питання про можливе змішування газу з маслом. Саме тому амортизатори високого тиску можна перевертати "униз головою", наприклад у стійках Макферсона, а гідравлічні - немає.
Двухтрубные амортизатори важче однотрубних. Установка перших на автомобілі веде до збільшення непідресореної маси підвіски й, як наслідок, збільшенню її інертності. При частих переміщеннях униз на характерних ділянках дороги (типу раллийная траса), інерція змушує підвіску як би "замислюватися" по черзі те у верхньої, то в нижньої крапки й пропускати чергове перешкоду, що летить на неї, або яму. У цьому полягає ще одна причина загальної любові спортсменів до однотрубних газонаполненным амортизаторам.
Справні й несправні амортизатори
Автомобіль, колесо якого вивішено в повітрі, не може гальмувати, розганяти або повертати, тобто стає некерованим. Пружини прагнуть повернути колесо на землю, але вдарившись об покриття, воно так само швидко відскакує назад. Коливання повторюються, автомобіль зустрічає нові перешкоди і ями й, якби не амортизатори, при швидкостях більше 20-30 км/година управляти ним стає практично неможливо. Характеристики ж справного амортизатора розраховані так, що колесо робить тільки одне "повноцінне" рух нагору, вертається вниз і після цього 80% енергії удару погашено амортизатором - перетворене в тепло й розсіяне в повітрі.
Справні амортизатори є провідним елементом активної безпеки. Небезпека ситуації полягає в тім, що, по-перше, водії цього не усвідомлюють, а по-друге зношування амортизаторів відбувається поступово, часто без видимих або чутних ознак. Водій звикає до "нового" поводженню автомобіля, але в той момент, коли потрібно буде перешикуватися й піти від зустрічного автомобіля, що зненацька з”явився, або поворот виявиться крутіше, ніж він виглядав при вході в нього... Винуваті будуть не амортизатори, а водій, що не впорався з керуванням.
Чим більше несправні амортизатори, тим більше часу колесо проводить у повітрі, а не в контакті з дорогою. У результаті збільшується гальмовий шлях, особливо навантаженого автомобіля й із причепом, знижується швидкість безпечного проходження поворотів і поріг початку аквапланирования, відбувається інтенсивне зношування шин, вузлів ходової частини, погіршується висвітлення дороги й відбувається осліплення зустрічних водіїв. Особливо не люблять несправні амортизатори системи АБС, ПБС і Traction Control. Їхні датчики настроєні на відстеження поводження коліс, що котяться по землі, а не обертових зі страшною силою в повітрі. Електронні "мозки" цих систем плутаються й дають невірні вказівки виконавчим механізмам.
Сам же головне, погіршується керованість, автомобіль починає нишпорити, особливо при зміні швидкості (розгоні або гальмуванні). Саме ж останнє, але те, що прийнято зауважувати відразу - значно знижується комфортність поїздки, машину трясе, вібрація стає нерівномірної й часто супроводжується стукотами. Це перша очевидна ознака несправності амортизаторів. Виходить, прийшов час для їхнього огляду й діагностики.
Діагностика амортизаторів
Виділяють чотири способи діагностики амортизаторів - від самого поверхневого до "глибинного" із застосуванням, звичайно ж, мікропроцесорів і комп”ютерів.
1. Візуальний огляд
Незважаючи на те, що амортизатор начебто спеціально розташований у самому незручному для огляду місці, цей тест один з найбільш достовірних і, безсумнівно, дешевих і оперативних. На амортизаторі може бути помітний масляний "туман", але не повинне бути патьоків. Патьоки масла свідчать про втрату герметичності й про те, що амортизатор уже "кінчений" або недалекий від цього. Якщо при перевірці у Вас виникли сумніву, протріть амортизатор насухо й оглянете його через кілька днів роботи.
Зверніть увагу на стан буфера відбою й пильовика. Масло, що потрапило на їхню поверхню не тільки говорить про проблеми амортизатора, але й приводить до їх дуже швидкого руйнування. Це ще більше прискорить вихід з ладу всього амортизатора - своєрідний ефект сніжної грудки.
Найважливішим елементом візуального огляду є стан шин. Якщо на їхній поверхні, особливо по бічній крайці спостерігаються нерівномірні плями зношування, це явний знак несправності амортизаторів. Можна також спостерігати за поводженням колеса при русі з іншого автомобіля. Тут не потрібно бути експертом, щоб помітити, якщо воно "скакає" і що амортизатор несправний.
Ще одним "візуальним" тестом є огляд штока. Візуальним у лапках тому, що на відміну від усього сказаного вище амортизатор потрібно знімати. Проте, якщо на полірованій поверхні ви виявили сліди від затисків або плями іржі - міняйте амортизатор. Іншим сумним сигналом може бути зношування хромового покриття у вигляді плями з однієї сторони. Це наслідок неправильного затягування при установці, приведшей до неспіввісності циліндра й штока. Результатом також буде втрата герметичності й вихід амортизатора з ладу.
2. Тест на "погойдування"
Найвідоміший і самий критикуемый тест. Дійсно, розгойдавши автомобіль за кут і відпустивши його в нижній крапці, можна виявити тільки свідомо "убитий" амортизатор. З ним автомобіль буде продовжувати коливання. Однак, якщо він устав "як укопаний", це може означати зовсім не працюючий, а навпаки, що заклинив амортизатор. Робіть цей тест більше для самозаспокоєння й намагайтеся "піймати" момент початку втрати робочих властивостей при русі.
3. Оцінка керованості автомобіля в русі
Комфорт в автомобілі при його русі поняття набагато більше суб”єктивне, чим стійкість і керованість. Несправні амортизатори приводять до того, що на швидкостях починаючи з 80 кілометрів у годину автомобіль починає нишпорити, особливо при зустрічі із дрібними нерівностями дороги. Знижується курсова стійкість, починається поздовжнє й поперечне розгойдування. Розгойдування має тривалий незатухаючий характер. При русі по нерівностях автомобіль показує вповільнену реакцію на кермо - той уже вивернуть, а машина все не починає повертати.
Повторюючись, можна сказати, що водій поступово звикає до відхилень у керованості автомобіля й спочатку підбудовується під них. Дійсно різницю можна оцінити тільки зрівнявши два автомобілі - один з новими, а іншої - з "убитими" амортизаторами. Однак, така ситуація більше характерна для полігонів і журнальних статей, чим для реального життя. Тому, при перших підозрах на проблеми з керованістю й стійкістю варто покачати автомобіль за кути, оглянути амортизатори й, або негайно міняти їх на нові (при наявність течі масла), або відправлятися на спеціалізований пункт інструментального контролю.
4. Інструментальний контроль (стендова діагностика)
Розрізняють вібраційні стенди й перевірку зусилля, що демпфірує, на іспитових стендах. У першому випадку Вам необхідно заїхати на автомобілі на площадку виконавчого механізму стенда й за кілька хвилин на ньому буде отримана діаграма осьових коливань. Порівнюючи її зі специфічними граничними характеристиками для даного автомобіля, фахівці станції можуть практично безпомилково оцінити стан амортизаторів.
Перевірка зусилля, що демпфірує, вимагає розбирання підвіски й зняття амортизатора. Така діагностика дозволяє одержати максимально точну інформацію, але дорога й складна вже сама по собі. Просто оціните вартість зняття й установки амортизаторів. Стендова оцінка зусилля, що демпфірує, виправдана тільки в тому випадку, якщо є сумніву в поводженні дорогих амортизаторів вартістю від ста доларів і в результаті може відпасти необхідність їхньої заміни.
Від чого вмирають амортизатори
У самому амортизаторі зламатися можуть тільки дві речі - вийти з ладу клапани й порушитися герметичність сальника штока. Якщо поломка першого роду зустрічається досить рідко, то друга є основною й має безліч причин для походження.
Надійно працюючий сальник амортизатора являє собою досить нетривіальне конструкторське завдання. Дійсно, його шток проходить через масляну ванну зсередини назовні, повторюючи цей циклічний рух сотні тисяч разів, часто зі значними прискореннями, нагріваючись (і розширюючись), разом з маслом, що нагрівається при роботі. Ще складніше ситуація в однотрубних систем, адже там все збільшує тиск газу, що рівномірно поширюється й на масло, по визначенню намагаючись виштовхнути його назовні.
Після рішення конструкторського завдання на перше місце виходить якість виготовлення і якість матеріалів. Не менш важливі й показники стабільності виробництва й тих допусків, посадок і відхилень, які заставляються в кожний амортизатор. Все це й входить у визначення такого ємного слова як "культура виробництва". Саме тому одні амортизатори служать довше чим автомобіль, а інші потрібно перевіряти кожні 20 тисяч кілометрів. Але й у ціні різниця може доходити до 10 разів.
Під час роботи на автомобілі шток амортизатора "збирає" зважену в повітрі пил і інші механічно (абразивно) і хімічно агресивні речовини типу соляного розчину, яким поливають узимку наші дороги. Вони просочуються в невеликих кількостях навіть через справний захисний кожух (пильовик). Інша справа, коли цей кожух ушкоджений або навіть частково зруйнований. Пил і бруд, потрапляючи на шток, як наждаком зрізують поверхня сальника й масло починає просочуватися назовні.
Полірована поверхня штока розрахована на багаторічну експлуатацію. іржа, Що З”являється на ній, свідчить або про сверхагрессивной середовище, або про проблеми з підбором матеріалу й дотриманням якості виробництва його виготовлювачем. Раковинки іржі викликають інтенсивне зношування сальника, але самий образливе, коли шток ушкоджений ще при установці горою-майстром, що використав у роботі пассатижи, струбцини або інші металеві захоплення. Подряпини на полірованій поверхні дуже незабаром приведуть до руйнування сальника. Для запобігання ж нерівномірного зношування поверхні штока затягувати амортизатор до упору потрібно тільки коли автомобіль коштує на колесах з нормальним навантаженням.
Проста регулярна перевірка цілості й схоронності пильовика й правильна первісна установка амортизатора зможуть значно продовжити його життя. Сутужніше уникнути несприятливих режимів роботи, що зношують внутрішні клапани. До таким ставляться гранично високі й низькі температури й тривала їзда на невисокій швидкості з більшими амплітудами переміщення штока. Дійсно, зиму, літо й дачні ділянки з "бетонками" не скасуєш, але от буфер відбою потрібно також перевіряти регулярно. Він розм”якшується він масла, що попадає на нього, і при його руйнуванні підвіску може "пробити".
Вибір амортизаторів
Заміна амортизаторів, у порівнянні, скажемо, із заміною масла або паливного фільтра, може привести до значних змін у поводженні автомобіля. Відрізняються не тільки "гідравліка" і "газ", але й однотипні амортизатори різних фірм.
Комфорт і керованість - показники технічно протилежні. Збільшуючи один з них, ми зменшуємо інший і так далі. Невірно також затверджувати, що газові одноциліндрові амортизатори "у цілому" краще гідравлічних двухтрубных. Так, вони легше, краще прохолоджуються, практично не спінюються і їх можна перевертати "нагору головою". Однак, всі ці властивості стають реальними перевагами тільки в умовах спортивних змагань.
Для гнітючого числа "рядових" автомобілістів і умов їхньої їзди гідравлічні амортизатори справляються зі своїми завданнями на сто відсотків. Більше того, більшість із тих, хто спробував, відзначає зайву твердість газових однотрубників. Те ж саме ставиться й до цінового підходу. Практично всі однотрубні газонаполенные амортизатори на 30-50%% дорожче гідравлічні. Те ж саме ставиться й до співвідношення цін на амортизатори російського й закордонного виробництва, але різниця тут виміряється вже "разами". Чи варто тому ламати списа й експериментувати?
П”ят-десятилітня іномарка цілком пройде ще два-три року на новій гідравліці середньої ціни, а старий російський автомобіль і зовсім небезпечно ставити на "газ". Його кузов напевно вже почав втрачати й без того невелику споконвічну твердість і навіть рік, проведений на газонаполненных амортизаторах, розіб”є його остаточно.
Для амортизаторів, як і для всіх видаткових матеріалів, справедливо наступне правило - чим більше розкручене марка, чим більше грошей вкладає фірма в рекламу, тим частіше їх підробляють і тем більше ймовірність наткнутися на продукцію третіх-четвертих країн у гарному впакуванні. Точно також, як і виробники фільтрів і зчеплень, амортизаторные компанії діляться на "більше" постачальників конвеєрів і тих, хто орієнтується на роздріб. Точно також, як і у випадку з Жигулями перевага при заміні варто віддавати "рідним" амортизаторам, для іномарок існують "оригінальні" постачальники.
На російському ринку сьогодні представлені всі основні виробники. Їх умовно можна розбити на три групи, починаючи з найдорожчих, але гарантированно надійних і закінчуючи масовими й доступними моделями:
Koni, Bilstein, de Carbon (тільки французький, а не алжирський).
Boge, Sachs, KYB.
Monroe, Delco, QH, Rancho, Gabriel.
При покупці амортизатора ретельно звірте комплектність набору з тим, що значиться в каталозі. У нього можуть входити спеціальні деталі кріплення, буферы відбою, пильовики й т.д. При установці не можна перетягати гумові втулки кріплення, а остаточне затягування варто робити на вартому на колесах автомобілі для того, щоб забезпечити со-осность елементів амортизатора.
Останнє зауваження
Міняйте амортизатори на СТО. Якщо у Вас немає достатнього досвіду й спеціального інструмента не варто експериментувати. Спеціальний інструмент (знімач) потрібно на багатьох моделях автомобілів (а на багатьох - не потрібно) для стиску й фіксації пружини підвіски для її зняття. При недотепному обігу, остання може в буквальному значенні слова "вистрілити", наслідку чого руйнівні й навіть убивчі.
Висновок
У статті, що Ви тільки що прочитали, докладно описані "класичні" амортизатори. Ми не згадали "активну підвіску", амортизатори з комбінованими властивостями типу Monroe Sensa-Trac, регульовані по твердості амортизатори тому, що 95% автомобілістів з ними не зіштовхується. Для що залишаються 5% і для тих, хто цікавиться розвитком амортизаторів, ми готовимо нову статтю.
