Всі амортизатори прийнято ділити на "гідравлічні", "газові" і "піддуті" ( з газом низького тиску). Ділення це умовно тому, що у всіх трьох випадках "центральний" вузол - клапан залишається принципово незмінним і у всіх трьох випадках як компенсаційний елемент використовується газ...
Завдання амортизаторів
Амортизатори з'явилися на автомобілях задовго до широкого впровадження відомих сьогодні циліндрових конструкцій з поршнем, що переміщався. Спочатку майже повсюдно поширені ресори суміщали в собі одночасно і пружину і амортизатор. Пружинили листи, вони ж і терлися один об одного, стягнуті для цього в пакети, переводячи кінетичну енергію в теплову і гасячи вертикальні коливання.
Ідея розділити функції пружин і демпфуючих пристроїв була вимушеною. Широке впровадження незалежної підвіски, що значно підвищує комфорт і керованість, підвело до цього чисто конструктивно. З приходом гвинтових пружин замість ресор поряд з ними так і просилося що-небудь циліндрове. До того ж, розпущену ресору доводилося міняти цілком або перетягувати, що по трудомісткості значно перевершувало заміну пари амортизаторів, закріплених двома гайками кожен.
Механічне тертя замінили на гідравлічне. Перше було дуже важко контролювати, у міру швидкого зносу поверхонь характеристики всієї системи, що труться, так само швидко мінялися. Крім того, все це супроводжувалося, зазвичай, скреготом і скрипом що, як Ви розумієте, не додавало комфорту пасажирам. Гідравлічна система з маслом, що проганяється через тонкі отвори клапанів, що калібруються, служила на декілька порядків довше, не міняючи істотно своїх характеристик. До того ж з'явилася можливість достатньо чітко дозувати ці характеристики, простій зміною два або чотирьох амортизаторів робити один і той же автомобіль комфортабельнішим або більш спортивним.
Гідравлічне тертя мало перед механічним ще одну безперечну перевагу. Клапани, через які протікає масло, можна набудувати так, що опір амортизатора буде різним залежно від напряму роботи підвіски. Звичайні амортизатори мають зусилля при відбої в два-чотири рази більше, ніж зусилля при стисненні. Це означає, що коли колесо наїжджає на перешкоду, воно з легкістю йде вгору, а потім, вже при поверненні його назад, пружинам і доводиться працювати, витрачаючи кінетичну енергію, що накопичилася при стисненні. Міняючи характеристики опору ходів, отримують "більш спортивні" або "комфортніші" підвіски, не міняючи принципово їх конструкції.
Автомобіль побудований навколо людини. Якщо розглядати його конструкцію з цієї точки зору, то опиниться, що між цією самою людиною і кузовом знаходиться сидіння, яке встановлене на підлозі, разом з порогами і боковинами створюючими пружну балку, далі слідують пружини, амортизатори і шини. Кожний з цих елементів пружинить і кожен 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 "в ногу" не ходять.
Тому-то і всі механічні системи автомобіля підбираються в процесі його розробки так, щоб уникнути шкідливих або неприємних коливань.
Не тільки уникнути руйнівних в прямому і переносному сенсі резонансних коливань, але і зробити пересування в автомобілі максимально комфортним покликані елементи підвіски. Історично людина пов'язана з автомобілем і іншими механічними засобами пересування тільки останні 100-200 років. Всі тисячоліття до цього він пересувався пішки і, тому, закладена в нього природою комфортна частота коливань складає 1-2 в секунду при амплітуді, рівній приблизно 1/8 довжині тіла. Решта всіх коливань або дуже части (автомобіль "трясе"), або вколисують і викликають морську хворобу (автомобіль пливе як "баржа").
Саме характеристики амортизаторів є останнім наймогутнішим інструментом для досягнення оптимального комфорту в машині. Конструкції амортизаторів.
Всі амортизатори прийнято ділити на "гідравлічні", "газові" і "піддуті" ( з газом низького тиску). Ділення це умовно тому, що у всіх трьох випадках "центральний" вузол - клапан залишається принципово незмінним і у всіх трьох випадках як компенсаційний елемент використовується газ. Центральний клапан переміщається в центральному циліндрі і відмінності починаються далі. Гідравлічні амортизатори і піддуті мають ще і зовнішній циліндр, куди перетікає масло через систему нижнього клапана. Газовий амортизатор зовнішнього циліндра не має і вся його конструкція упакована в одному.
1 - шток поршня;
2 - поршень;
3 - відполірований циліндр високого тиску;
4 - плаваючий поршень;
5 - газова подушка високого тиску
Таким чином, амортизатори логічніше ділити на двотрубні і однотрубні. При роботі будь-яких амортизаторів, за визначенням, виділяється велика кількість тепла, тому від вживаного в них масла потрібна не тільки корозійна, але і термічна стійкість - здатність витримувати температури до 160 градусів не міняючи структури і властивостей. Одночасно з цим актуальне завдання відведення тепла. Двотрубні гідравлічні амортизатори відводять тепло гірше чим однотрубні високого тиску, адже у перших "генератор тепла" - центральний циліндр закритий зверху ще одним співісним циліндром, наповненим маслом і компенсаційним газом.
Навіщо потрібний компенсаційний об'єм газу? Рідина, як відомо, не стискається. Вірніше, стискається, але дуже трохи як ті крокодили, які літають, але "нізенько-нізенько". Тому, якби не було компенсаційного об'єму, поршень усередині циліндра при різкому переміщенні (типу удар) натикався на "кам'яну стіну" масла, яке через свою велику інерцію ще не почало текти через отвори клапанів, що калібрувалися. Саме компенсаційний об'єм газу стискається першим і приймає на себе удар і лише потім масло починає проходити через отвори клапанів центрального штока, що калібруються. До того ж при роботі масло нагрівається, часто до значних температур.
Збільшення його об'єму при це необхідно компенсувати і робить це невелика порція газу.
1 - сальник низького тертя;
2 - втулка поршня;
3 - відполірований шток поршня;
4 - поршень;
5 - багаторівнева система клапанів поршня;
6 - багаторівнева система клапанів підстави;
7 - газова подушка низького тиску;
8 - гідравлічний наповнювач
Гідравлічні амортизатори демпфують м'якше тому, що у них дві системи клапанів, на відміну від однотрубних газових, у яких тільки одна, розташована на штоку, плюс газ у них під нижчим тиском. Разом з цим, вони максимально інертні, поволі реагують на переміщення колеса, особливо при низькочастотних коливаннях невеликої амплітуди. Чим вище тиск газу, що підпирає масло, тим вище "швидкість реакції" амортизатора. У амортизаторах високого тиску і масло і газ розташовані послідовно в одному циліндрі і розділені плаваючим клапаном. Газ (звичайно це азот) знаходиться під тиском близько 25 атмосфер.
Таким чином, клапан штока знаходиться весь час в "підібганому", "підпружиненому" стані і набагато швидше реагує на вибоїни і вибоїни дорогі.
Гідравлічні двотрубні амортизатори мають ще декілька особливостей, що стають недоліками при певних режимах експлуатації автомобіля. При різкому переміщенні поршня на зворотному боці клапана створюється розрядка і можуть утворитися кавітационниє бульбашки. Це різко змінює характеристики демпфування. При різких переміщеннях, що часто повторюються, наприклад, при проходженні раллійной траси, амортизатор просто "скипає" - кавітационниє бульбашки і газ компенсаційного об'єму змішуються з маслом в подібність емульсії, при цьому демпфування практично зникне.
Газонаповнені амортизатори високого тиску з'явилися, в основному, як відповідь на необхідність вирішення цієї проблеми. Підпружинене масло практично не вспеніваєтся, а відділення компенсаційного об'єму плаваючим поршнем знімає питання про можливе змішування газу з маслом. Саме тому амортизатори високого тиску можна перевертати "вниз головою", наприклад в стійках Макферсона, а гідравлічні - ні. Двотрубні амортизатори важче однотрубних. Установка перших на автомобілі веде до збільшення безпружинної маси підвіски і, як наслідок, збільшення її інертності.
При частих переміщеннях вгору-вниз на характерних ділянках дорогі (типу раллійная траса), інерція примушує підвіску як би "замислюватися" по черзі то у верхньої, то в нижньої крапки і пропускати чергову перешкоду, що летить на неї, або яму. У цьому полягає ще одна причина загальної любові спортсменів до однотрубних газонаповнених амортизаторів.
Справні і несправні амортизатори
Автомобіль, колесо якого вивішене в повітрі, не може гальмувати, розгонитися або повертати, тобто стає некерованим. Пружини прагнуть повернути колесо на землю, але ударившись об покриття, воно так само швидко відскакує назад. Коливання повторюються, автомобіль зустрічає нові перешкоди і ями і, коли б не амортизатори, при швидкостях більше 20-30 км/год управляти їм стає практично неможливо. Характеристики ж справного амортизатора розраховані так, що колесо робить тільки один "повноцінний" рух вгору, повертається вниз і після цього 80% енергії удару погашено амортизатором - перетворено на тепло і розсіяно в повітрі.
Справні амортизатори є провідним елементом активної безпеки. Небезпека ситуації полягає в тому, що, по-перше, водії цього не усвідомлюють, а по-друге знос амортизаторів відбувається поступово, часто без видимих або чутних ознак. Водій звикає до "нової" поведінки автомобіля, але в той момент, коли потрібно буде перебудуватися і піти від стрічного автомобіля, що несподівано з'явився, або поворот виявиться крутішим, ніж він виглядав при вході в нього... Винні будуть не амортизатори, а водій, що не справився з управлінням.
Чим несправніші амортизатори, тим більше часу колесо проводить в повітрі, а не у контакті з дорогою. В результаті збільшується гальмівний шлях, особливо навантаженого автомобіля і з причепом, знижується швидкість безпечного проходження поворотів і поріг почала аквапланування, відбувається інтенсивний знос шин, вузлів ходової частини, погіршується освітлення дорогі і відбувається засліплення стрічних водіїв. Особливо не люблять несправні амортизатори системи АБС, ПБС і Traction Control. Їх датчики налаштовані на відстежування поведінки коліс, що котяться по землі, а не що обертаються із страшною силою в повітрі.
Електронні "мізки" цих систем плутаються і дають невірні вказівки виконавчим механізмам. Найголовніше ж, погіршується керованість, автомобіль починає нишпорити, особливо при зміні швидкості (розгоні або гальмуванні). Найостанніше ж, але те, що прийнято помічати відразу - значно знижується комфортність поїздки, машину трясе, вібрація стає нерівномірною і часто супроводжується стукотами. Це перша очевидна ознака несправності амортизаторів. Значить, прийшов час для їх огляду і діагностики.
Діагностика амортизаторів
Виділяють чотири способи діагностики амортизаторів - від самого поверхневого до "глибинного" із застосуванням, звичайно ж, мікропроцесорів і комп'ютерів.
1. Візуальний огляд
Не дивлячись на те, що амортизатор неначе спеціально розташований в самому незручному для огляду місці, цей тест один з найдостовірніших і, поза сумнівом, дешевших і оперативних. На амортизаторі може бути помітний масляний "туман", але не повинно бути патьоків. Патьоки масла свідчать про втрату герметичності і про те, що амортизатор вже "кінчений" або недалекий від цього. Якщо при перевірці у Вас виникли сумніви, протріть амортизатор досуха і оглянете його через декілька днів роботи.
Звернете увагу на стан буфера відбою і пильовика. Масло, що потрапило на їх поверхню не тільки говорить про проблеми амортизатора, але і приводить до їх дуже швидкого руйнування. Це ще більш прискорить вихід з ладу всього амортизатора - своєрідний ефект сніжної грудки.
Найважливішим елементом візуального огляду є стан шин. Якщо на їх поверхні, особливо по бічній кромці спостерігаються нерівномірні плями зносу, це явний знак несправності амортизаторів. Можна також спостерігати за поведінкою колеса при русі з іншого автомобіля. Тут не потрібно бути експертом, щоб відмітити, якщо воно "скаче" і що амортизатор несправний.
Ще одним "візуальним" тестом є огляд штока. Візуальним в лапках тому, що на відміну від всього 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 знос хромового покриття у вигляді плями з одного боку. Це наслідок неправильного затягування при установці, що привела до неспівісної циліндра і штока. Результатом також буде втрата герметичності і вихід амортизатора з ладу.
2. Тест на "похитування"
Найвідоміший і самий критикований тест. Дійсно, розгойдавши автомобіль за кут і відпустивши його в нижній крапці, можна виявити тільки свідомо "убитий" амортизатор. З ним автомобіль продовжуватиме коливання. Проте, якщо він встав "як" укопаний, це може означати зовсім не що працює, а навпаки, що заклинив амортизатор. Робіть цей тест більше для самозаспокоєння і прагніть "зловити" момент почала втрати робочих властивостей при русі.
3. Оцінка керованості автомобіля в русі
Комфорт в автомобілі при його русі поняття набагато суб'єктивніше, ніж стійкість і керованість. Несправні амортизатори призводять до того, що на швидкостях починаючи з 80 кілометрів на годину автомобіль починає нишпорити, особливо при зустрічі з дрібними нерівностями дорогі. Знижується курсова стійкість, починається подовжнє і поперечне розгойдування. Розгойдування має тривалий незгасаючий характер. При русі по нерівностях автомобіль показує сповільнену реакцію на кермо - той вже вивернув, а машина все не починає повертати.
Повторюючись, можна сказати, що водій поступово звикає до відхилень в керованості автомобіля і на перших порах підстроюється під них. Дійсно різницю можна оцінити тільки порівнявши два автомобілі - один з новими, а інший - з "убитими" амортизаторами. Проте, така ситуація більше характерна для полігонів і журнальних статей, чим для реального життя. Тому, при перших підозрах на проблеми з керованістю і стійкістю слід покачати автомобіль за кути, оглянути амортизатори і, 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 і перевірку демпфуючого зусилля на випробувальних стендах. У першому випадку Вам необхідно заїхати на автомобілі на майданчик виконавчого механізму стенду і за декілька хвилин на нім буде отримана діаграма осьових коливань. Порівнюючи її із специфічними граничними характеристиками для даного автомобіля, фахівці станції можуть практично безпомилково оцінити стан амортизаторів. Перевірка демпфуючого зусилля вимагає розбирання підвіски і зняття амортизатора. Така діагностика дозволяє отримати максимально точну інформацію, але дорога і складна вже сама по собі. Просто оціните вартість зняття і установки амортизаторів.
Стендова оцінка демпфуючого зусилля виправдана тільки в тому випадку, якщо є сумніву в поведінці дорогих амортизаторів вартістю від ста доларів і в результаті може відпасти необхідність їх заміни.
Від чого вмирають амортизатори
У самому амортизаторі зламатися можуть тільки дві речі - вийти з ладу клапани і порушитися герметичність сальника штока. Якщо поломка першого роду зустрічається достатньо рідко, то друга є основною і має безліч причин для походження.
Надійно працюючий сальник амортизатора є достатньо нетривіальним конструкторським завданням. Дійсно, його шток проходить через масляну ванну зсередини назовні, повторюючи цей циклічний рух сотні тисяч разів, часто із значними прискореннями, нагріваючись (і розширюючись), разом з маслом, що нагрівається при роботі. Ще складніше ситуація у однотрубних систем, адже там все посилює тиск газу, який рівномірно розповсюджується і на масло, за визначенням прагнучи виштовхнути його назовні.
Після рішення конструкторської задачі на перше місце виходить якість виготовлення і якість матеріалів. Не менш важливі і показники стабільності виробництва і тих допусків, посадок і відхилень, які закладаються в кожен амортизатор. Все це і входить у визначення такого ємкого слова як "культура виробництва". Саме тому одні амортизатори служать довше чим автомобіль, а інші потрібно перевіряти кожні 20 тисяч кілометрів. Але і в ціні різниця може доходити до 10 разів.
Під час роботи на автомобілі шток амортизатора "збирає" зважений в повітрі пил та інші механічно (абразивно) і хімічно агресивні речовини типу соляного розчину, яким поливають взимку наші дороги. Вони просочуються в невеликих кількостях навіть через справний захисний кожух (пильовик). Інша справа, коли цей кожух пошкоджений або навіть частково зруйнований. Пил і грязь, потрапляючи на шток, як наждаком зрізають поверхню сальника і масло починає просочуватися назовні.
Полірована поверхня штока розрахована на багаторічну експлуатацію. Іржа, що з'являється на ній, свідчить або про надагресивне середовище, або про проблеми з підбором матеріалу і дотриманням якості виробництва його виготівником. Раковинки іржі викликають інтенсивний знос сальника, але найобразливіше, коли шток пошкоджений ще при установці горе-мастером, що використав в роботі пасатижі, струбцини або інші металеві захоплення. Подряпини на полірованій поверхні дуже скоро приведуть до руйнування сальника. Для уникнення ж нерівномірного зносу поверхні штока затягувати амортизатор до упору потрібно тільки коли автомобіль стоїть на колесах з нормальним навантаженням.
Проста регулярна перевірка цілості і збереження пильовика і правильна первинна установка амортизатора зможуть значно продовжити його життя. Важче уникнути несприятливих режимів роботи, що зношують внутрішні клапани. До таких відносяться гранично високі і низькі температури і тривала їзда на невисокій швидкості з великими амплітудами переміщення штока. Дійсно, зиму, літо і дачні ділянки з "бетонкамі" не відміниш, але буфер відбою потрібно також перевіряти регулярно. Він розм'якшується він масла, що потрапляє на нього, і при його руйнуванні підвіску може "пробити".
Вибір амортизаторів
Заміна амортизаторів, по порівнянню, скажімо, із заміною масла або паливного фільтру, може привести до значних змін в поведінці автомобіля. Відрізняються не тільки "гідравліка" і "газ", але і однотипні амортизатори різних фірм.
Комфорт і керованість - показники технічно протилежні. Збільшуючи один з них, ми зменшуємо інший і так далі. Невірно також стверджувати, що газові одноциліндрові амортизатори "в цілому" краще гідравлічних двотрубних. Так, вони легші, краще охолоджуються, практично не вспеніваются і їх можна перевертати "вгору головою". Проте, всі ці властивості стають реальними перевагами тільки в умовах спортивних змагань.
Для переважного числа "рядових" автомобілістів і умов їх їзди гідравлічні амортизатори справляються з своїми завданнями на сто відсотків. Більш того, більшість з тих, хто спробував, відзначає зайву жорсткість газових однотрубников. Те ж саме відноситься і до цінового підходу. Практично всі однотрубні газонаполенниє амортизатори на 30-50%% дорожче гідравлічних. Те ж саме відноситься і до співвідношення цін на амортизатори російського і зарубіжного виробництва, але різниця тут вимірюється вже "разами". Чи варто тому ламати списи і експериментувати?
Пяті-десятілетняя іномарка цілком пройде ще два-три роки на новій гідравліці середньої ціни, а уживаний російський автомобіль і зовсім небезпечно ставити на "газ". Його кузов напевно вже почав втрачати і без того невелику початкову жорсткість і навіть рік, проведений на газонаповнених амортизаторах, розіб'є його остаточно.
Для амортизаторів, як і для всіх витратних матеріалів, справедливо наступне правило - ніж більш розкручена марка, ніж більше грошей вкладає фірма в рекламу, тим частіше за них підроблюють і тим більше вірогідність наткнутися на продукцію третьіх-четвертих країн в красивій упаковці. Точно також, як і виробники фільтрів і зчеплень, амортізаторниє компанії діляться на "більше" постачальників конвейєрів 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 гарантовано надійних і закінчуючи масовими і доступними моделями:
1. Koni, Bilstein, de Carbon (тільки французький, а не алжірський).
2. Boge, Sachs, KYB.
3. 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, буфери відбою, пильовики і т.д. При установці не можна перетягувати гумові втулки кріплення, а остаточне затягування слід проводити на автомобілі, що стоїть на колесах, з тим, щоб забезпечити со-осность елементів амортизатора.
Останнє зауваження
Міняйте амортизатори на СТО. Якщо у Вас немає достатнього досвіду і спеціального інструменту не варто експериментувати. Спеціальний інструмент (знімач) потрібний на багатьох моделях автомобілів (а на багатьох - не потрібний) для стиснення і фіксації пружини підвіски для її зняття. При невмілому зверненні, остання може в буквальному розумінні слова "вистрілити", наслідки чого руйнівні і навіть убивчі.
Висновок
У статті, яку Ви тільки що прочитали, детально описані "класичні" амортизатори. Ми не згадали "активну підвіску", амортизатори з комбінованими властивостями типа Monroe Sensa-Trac, регульовані по жорсткості амортизатори тому, що 95% автомобілістів з ними не стикається.
