Амортизаторы: конструкция, диагностика и выбор
Конструкция амортизаторов
Гидравлические амортизаторы демпфируют мягче потому, что у них две системы клапанов, в отличие от однотрубных газовых, у которых только одна, расположенная на штоке, плюс газ у них под более низким давлением. Вместе с этим, они максимально инертны, медленно реагируют на перемещения колеса, особенно при низкочастотных колебаниях небольшой амплитуды. Чем выше давление газа, подпирающего масло, тем выше "быстрота реакции" амортизатора. В амортизаторах высокого давления и масло и газ расположены последовательно в одном цилиндре и разделены плавающим клапаном. Газ (обычно это азот) находится под давлением около 25 атмосфер. Таким образом, клапан штока находится все время в "поджатом", "подпружиненном" состоянии и гораздо быстрее реагирует на выбоины и ухабы дороги.
Гидравлические двухтрубные амортизаторы имеют еще несколько особенностей, становящихся недостатками при определенных режимах эксплуатации автомобиля. При резком перемещении поршня на обратной стороне клапана создается разряжение и могут образоваться кавитационные пузырьки. Это резко изменяет характеристики демпфирования. При часто повторяющихся резких перемещениях, например, при прохождении раллийной трассы, амортизатор просто "вскипает" - кавитационные пузырьки и газ компенсационного объема смешиваются с маслом в подобие эмульсии, при этом демпфирование практически исчезнет.
Газонаполненные амортизаторы высокого давления появились, в основном, как ответ на необходимость решения этой проблемы. Подпружиненное масло практически не вспенивается, а отделение компенсационного объема плавающим поршнем снимает вопрос о возможном смешивании газа с маслом. Именно поэтому амортизаторы высокого давления можно переворачивать "вниз головой", например в стойках Макферсона, а гидравлические - нет.
Двухтрубные амортизаторы тяжелее однотрубных. Установка первых на автомобиле ведет к увеличению неподрессоренной массы подвески и, как следствие, увеличению ее инертности. При частых перемещениях вверх-вниз на характерных участках дороги (типа раллийная трасса), инерция заставляет подвеску как бы "задумываться" поочередно то в верхней, то в нижней точки и пропускать очередное летящее на нее препятствие или яму. В этом заключается еще одна причина всеобщей любви спортсменов к однотрубным газонаполненным амортизаторам.
Амортизатор – достаточно сложная, с технической точки зрения, деталь автомобиля. Если диагностику большинства элементов подвески можно провести "с помощью монтировки", то для определения неисправностей амортизаторов, а тем более выявления причин этих неисправностей, часто необходимо тестирование на специальных стендах.
Опыт крупных компаний-продавцов амортизаторов показывает, что основной причиной выхода амортизаторов из строя является их непрофессиональная установка или нарушение условий эксплуатации.
Практика показывает, что заводской брак в амортизаторах иностранного производства редко превышает 0,5%. Тем не менее, при возникновении дефекта амортизатора, даже в случае доказанной вины установщика, у потребителя обычно складывается негативный имидж и магазина, продавшего амортизаторы, и самой марки амортизаторов. Поэтому для позитивного имиджа своей компании очень важно стараться исключить возможность возникновения любых случаев преждевременного выхода амортизаторов из строя.
На рисунке представлена конструкция амортизатора. Возможные места возникновения дефектов в амортизаторах отмечены цифрами 1 – 6.
Разрыв сальника штока амортизатора.- Внутренние повреждения амортизатора: разрушение, выход из строя или естественный износ клапанного узла или поршня.
- Механическое повреждение амортизатора: трещина, вмятина в корпусе, искривление штока.
- Разрушение амортизатора: облом штока, отрыв крепежной проушины, деградация или разрушение сайлентблоков.
- Несоответствие свойств или деградация амортизаторной жидкости.
- Отсутствие газа в амортизаторе.
Причины возникновения тех или иных дефектов могут быть различными. Например, разрыв сальника штока может быть вызван и нарушением технологии установки (повреждением хромового покрытия штока), и износом пыльника амортизатора (коррозия штока при попадании влаги).
Существует несколько способов оценки работоспособности амортизаторов. Они различны по сложности и, соответственно, предполагают разную степень точности диагностики. Обычно, чем проще сам метод, тем менее точные результаты он дает. В последующих разделах приведены наиболее распространенные способы диагностики амортизаторов, ранжированные по точности результата, указаны дефекты, которые можно установить с их помощью, и причины возникновения этих дефектов.
Следует учитывать, что существуют амортизатор с регрессивной и прогрессивной характеристиками гашения колебаний. Регрессивные хорошо гасят боковые(при прохождении поворотов) и продольные(при торможении) крены, и плохо поглощают мелкие дорожные неровности. Прогрессивные хорошо гасят мелкие неровности, но плохо себя чувствуют в поворотах и при торможении. Замена амортизаторов с регрессивной на амортизаторы, с прогрессивной характеристикой, может привести к повреждению элементов подвески автомобиля.
Проверка раскачиванием кузова малоэффективна из-за того, что шарниры подвески после длительной эксплуатации могут перемещаться с большим сопротивлением, которого будет достаточно для быстрого гашения раскачивания. И наоборот, амортизаторы с прогрессивной характеристикой, по причине малого сопротивления на небольших скоростях перемещения кузова, будут медленно гасить колебания даже в исправном состоянии.
Диагностика по изменению устойчивости, управляемости и жесткости подвески автомобиля
Амортизатор, как и любая деталь автомобиля, подвержен износу. Со временем характеристики амортизатора постепенно ухудшаются, но водитель не всегда сразу замечает это, так как приспосабливает свой стиль вождения под возможности автомобиля. Данный метод диагностики предполагает субъективную оценку степени износа амортизаторов экспертом. Оценка производится по ухудшению эксплуатационных характеристик автомобиля.
Автомобили различных марок и моделей имеют и различные параметры устойчивости, управляемости, жесткости подвески, которые закладываются в них еще на этапе конструкторской разработки. Также и у каждого водителя собственный стиль вождения и свои представления о необходимой жесткости подвески. Поэтому данные понятия всегда относительны и в каждом конкретном случае носят индивидуальный характер.
Таким образом, предлагаемый метод диагностики, хотя и позволяет оценить основные проблемы, связанные с амортизаторами, является достаточно субъективным. Большинство производителей амортизаторов в своих рекомендациях по диагностике неисправностей этих деталей советуют при использовании данного метода сравнивать "поведение" автомобиля с неким образцом, тот есть с абсолютно идентичным автомобилем, оснащенным исправными амортизаторами. Естественно, на практике это далеко не всегда представляется возможным.
В таблице указаны дефекты, которые можно диагностировать с помощью данного метода. Обычно данный метод диагностики дополняется визуальным осмотром амортизаторов.
| Ощущения при езде | Возможные причины |
|---|---|
| Подвеска автомобиля слишком мягкая (машина неустойчива в повороте, "плавает" на дороге, либо машину раскачивает) | Установлены амортизаторы, не соответствующие данному автомобилю |
| Субъективные ощущения водителя | |
| Отсутствие амортизаторной жидкости в рабочей камере амортизатора | |
| Изношен клапанный узел амортизатора | |
| Внутренние повреждения амортизатора | |
| Оторвано крепление амортизатора | |
| Подвеска автомобиля слишком жесткая (автомобиль "прыгает" даже на мелких неровностях, неровности дороги передаются на кузов) | Субъективные ощущения водителя |
| Установлены несоответствующие амортизаторы или пружины | |
| Амортизатор "заклинило" | |
| Амортизатор "замерз" | |
| Стук в подвеске | Люфт в крепежных узлах амортизатора |
| Внутренний дефект амортизатора | |
| Дефект связан с другими элементами подвески | |
| Оторвано крепление амортизатора |
Диагностика при помощи раскачивания стоящего на месте автомобиля
Данный метод заключается в раскачивании кузова стоящего автомобиля и оценке состояния амортизаторов по количеству колебательных движений кузова до момента полной остановки.
Позволяет определить только два "крайних" состояния амортизатора: либо амортизатор полностью вышел из строя (сломана проушина или шток, износился клапанный узел, отсутствует амортизаторная жидкость в рабочей камере), либо амортизатор "подклинивает" или "заклинило" полностью. Попытки определить степень износа амортизатора, в этом случае, обречены на провал, так как усилие, развиваемое амортизатором, зависит от скорости движения штока. Кроме того, в различных автомобилях, как уже отмечалось выше, конструктивно заложены разные параметры жесткости подвески. У некоторых моделей автомобилей подвеска изначально достаточно "мягкая".
При движении автомобиля скорость движения штока амортизатора значительно выше, чем та, которую Вам удастся достичь при раскачивании авто. Поэтому и определить степень износа амортизатора в данном случае невозможно.
Следует учитывать, что существуют амортизатор с регрессивной и прогрессивной характеристиками гашения колебаний. Регрессивные хорошо гасят боковые(при прохождении поворотов) и продольные(при торможении) крены, и плохо поглощают мелкие дорожные неровности. Прогрессивные хорошо гасят мелкие неровности, но плохо себя чувствуют в поворотах и при торможении. Замена амортизаторов с регрессивной на амортизаторы, с прогрессивной характеристикой, может привести к повреждению элементов подвески автомобиля.
Проверка раскачиванием кузова малоэффективна из-за того, что шарниры подвески после длительной эксплуатации могут перемещаться с большим сопротивлением, которого будет достаточно для быстрого гашения раскачивания. И наоборот, амортизаторы с прогрессивной характеристикой, по причине малого сопротивления на небольших скоростях перемещения кузова, будут медленно гасить колебания даже в исправном состоянии.
Визуальный метод диагностики амортизаторов
Это наиболее распространенный метод, который, в совокупности с первыми двумя способами диагностики, позволяет, в большинстве случаев, выяснить истинные причины выхода амортизатора из строя. С помощью данного метода невозможно точно установить только причины повреждений и разрушений внутренних частей амортизатора. Важно знать, что одним из наиболее часто встречающихся дефектов внутренних частей амортизатора является их естественный износ.
При использовании визуального метода диагностики часто приходится снимать установленный на автомобиль амортизатор, что, как правило, влечет за собой значительные трудозатраты, а следовательно, и расходы. Необходимо отметить, что при работе амортизатора масляный "туман" на его корпусе и штоке, считается нормой. При этом капель и подтеков масла на корпусе или штоке быть не должно.
В таблице указаны дефекты, которые могут быть определены с помощью данного метода
| Дефект 1 | Дефект 2 | Причина | Действия |
|---|---|---|---|
| Масло на корпусе и штоке амортизатора. Видны капли и подтеки | Не обнаружено | Естественный износ уплотнения | Замена амортизатора |
| Коррозия штока амортизатора. Разрыв уплотнителя штока амортизатора | Коррозия вызвана износом пыльника амортизатора и связана с попаданием воды и грязи на шток | Замена амортизатора | |
| Царапины на штоке амортизатора. Разрыв уплотнителя штока амортизатора | Повреждение штока амортизатора в связи с нарушением технологии установки | Замена амортизатора | |
| Протерто хромовое покрытие штока амортизатора. Разрыв уплотнителя штока амортизатора | Шток амортизатора работает на излом. Не соблюдена технология установки амортизатора или нарушена геометрия кузова автомобиля вследствие аварии или удара | Замена амортизатора | |
| Корпус амортизатора обработан антикоррозийной мастикой | Износ уплотнителя амортизатора из-за перегрева амортизатора | Замена амортизатора | |
| Оторвано крепление амортизатора | - | Усталостное разрушение амортизатора в связи с длительной эксплуатацией | Замена амортизатора |
| - | Экстремальная нагрузка на амортизатор (удар подвески) | Замена амортизатора | |
| Амортизатор не имеет подтеков и капель масла, но при движении автомобиля слишком "мягкий” | Износ, разрушение клапанов | Естественный износ или экстремальные нагрузки (удар подвески) | Замена амортизатора |
| Шток амортизатора погнут или сломан | Сильное механическое воздействие на амортизатор | Сильный удар подвески, нарушение геометрии кузова автомобиля в результате аварии | Замена амортизатора |
| Чрезмерное усилие при креплении штока амортизатора | Несоблюдение технологии монтажа | Замена амортизатора | |
| Допущен перекос при установке амортизатора | Несоблюдение технологии монтажа или нарушение геометрии кузова | Замена амортизатора | |
| Механическое повреждение корпуса, вмятина на корпусе амортизатора | Сильное механическое воздействие на амортизатор | Попадание камня, нарушение геометрии кузова автомобиля в результате аварии | Замена амортизатора |
| Амортизатор "заклинило” | Амортизатор не имеет внешних дефектов | Внутреннее повреждение амортизатора | Замена амортизатора |
| Амортизатор "замерз" (в зимний период). Загустение амортизаторной жидкости | Результат попадания воды или применения некачественной амортизаторной жидкости | Отогреть амортизатор, при нагреве жидкость восстанавливает свои свойства | |
| Не происходит автоматическое выдвижение штока газового амортизатора | - | Отсутствие газа в амортизаторе: результат повреждения уплотнения штока или естественный износ | Замена амортизатора |
| Большой свободный ход штока амортизатора | Нехватка амортизаторной жидкости | Утечка амортизаторной жидкости через уплотнение штока | Замена амортизатора |
| Стук в амортизаторе | Внутренние повреждения | Экстремальные нагрузки | Замена амортизатора |
| Потертости картриджа в амортизаторной стойке | Картридж не был жестко закреплен к стойке | Разобрать стойку и заново собрать ее, соблюдая технологию сборки | |
| Износ и разрушение резиновых втулок в крепежных проушинах амортизатора | Не соблюдены моменты затяжки при установке амортизаторов. Использованы амортизаторы, не подходящие к данному автомобилю. Естественный износ втулок | Замена втулок |
Диагностика амортизаторов на "шок-тестере"
Шок-тестер – стенд для проверки амортизаторов, принцип работы которого заключается в том, что одна из осей автомобиля раскачивается с определенной частотой и амплитудой, после чего определяется скорость затухания колебаний. Данный метод позволяет определить степень износа амортизаторов относительно эталона. Таким эталоном служат заложенные в компьютер диагностического стенда значения величины затухания, соответствующие аналогичным значениям нового амортизатора, установленного на автомобиль на сборочном конвейере. "Минусом" этого метода является то, что стенд диагностирует не столько состояние амортизаторов, сколько общее состояние подвески автомобиля. Поэтому некоторые производители амортизаторов не признают результаты такого тестирования как диагностику амортизаторов.
Проверка амортизатора на диагностическом стенде
Это наиболее точный и наиболее дорогой способ диагностики амортизаторов. Он применяется, в основном, при экспертизе амортизатора для определения причин выхода его из строя, когда повреждения касаются внутреннего устройства. Максимальная точность диагностики при данном методе достигается тем, что тестируется именно амортизатор, а не вся подвеска, как при диагностике на "шок-тестере".
Рассматриваемый метод состоит в том, что снятый с автомобиля амортизатор устанавливают на специальный диагностический стенд, где определяют его характеристики и сравнивают их с характеристиками, указанными в технической документации на данную модель амортизаторов. По несоответствию характеристик определяют причины выхода амортизатора из строя.
Такую услугу оказывают почти все украинские представительства производителей амортизаторов. Но сроки прохождения процедуры диагностирования амортизатора на стенде могут составлять до трех месяцев. Это связано с тем, что такие тесты проводятся в лаборатории завода-изготовителя амортизаторов или в исследовательских центрах, которые в основном расположены за рубежом. Поэтому большинство представительств в спорных случаях обычно принимают решение в пользу клиента, чтобы избежать длительной процедуры пересылки амортизаторов на завод-изготовитель для диагностики.
Диагностика дефектов новых и только что установленных амортизаторов
Практика показывает, что подавляющее большинство дефектов амортизаторов проявляется уже при их установке или в первые дни эксплуатации. Поэтому необходимо иметь полное представление о специфических дефектах, возникающих при непрофессиональной установке и о возможных заводских дефектах амортизаторов.
В таблице представлены основные дефекты, которые могут возникать при установке новых амортизаторов, а также виды заводского брака.
| Наблюдаемый дефект | Причина | Действия |
|---|---|---|
| Видны масляные капли или подтеки на корпусе и штоке нового амортизатора | Если после вытирания подтеки не возобновляются, то это консервационная смазка амортизатора | Амортизатор исправен |
| Видны масляные капли или подтеки на корпусе и штоке установленного амортизатора | На хромированном штоке амортизатора видны механические повреждения – следы несоблюдения технологии установки, приводящие к разрыву уплотнения штока | Замена амортизатора |
| На хромированном штоке амортизатора видны потертости – допущен перекос при установке амортизатора, приведший к разрыву уплотнения | Замена амортизатора | |
| Заводской брак | Замена амортизатора | |
| При установке новых амортизаторов появляется стук в подвеске | В связи с увеличением жесткости подвески, увеличивается нагрузка на все ее элементы | Диагностика подвески и замена вышедших из строя элементов |
| Недостаточные моменты затяжки крепежных узлов амортизатора | Проверка моментов затяжки. Замена, в случае разрушения, крепежных узлов амортизатора | |
| Картридж недостаточно жестко закреплен внутри амортизаторной стойки | Разобрать стойку и собрать ее с соблюдением технологии монтажа | |
| Не закреплен грязезащитный щиток | Снять амортизатор и провести монтаж с соблюдением технологии | |
| Заводской брак | Замена амортизатора | |
| При "прокачивании” нового амортизатора ощущается провал | Воздух в рабочем цилиндре амортизатора. Амортизатор хранился в горизонтальном положении | Амортизатор исправен. Проблема сама устранится после нескольких циклов отбоя/сжатия |
| Заводской брак | Замена амортизатора | |
| Амортизатор слишком жесткий, мягкий или имеет слишком короткий ход. | Установлен амортизатор, не подходящий к данной модели автомобиля, установлен спортивный амортизатор. | Пользуйтесь услугами профессионалов при выборе амортизаторов |
| Облом штока при монтаже | Несоблюдение момента затяжки, рекомендованного в руководстве по ремонту | Замена амортизатора |
| Облом штока при эксплуатации | Перекос амортизатора при установке | Замена амортизатора |
Сегодня на рынке присутствует достаточно широкий выбор амортизаторов самых различных фирм-производителей. Причем производители стараются иметь в своем ассортименте амортизаторы для как можно большего числа популярных моделей машин и даже для разных стилей езды на них, различая, к примеру, "спортивный" и "комфортный" стиль вождения. Хотя, конечно, у каждой фирмы присутствует и определенная специфика. Итак, кто же сегодня основные игроки на этом рынке?
В Европе клиентами японского концерна Kayaba являются такие известные производители, как Ford, Renault, Peugeot, Seat и другие. Концерн имеет более семи тысяч сотрудников на разных континентах. Благодаря своим прекрасным эксплуатационным характеристикам и относительно невысокой цене, амортизаторы Kayaba уверенно обосновались на дорогах Украины, России, Беларуси и стран Балтии. В нашей стране особенно популярен газо-гидравлический амортизатор Ultra SR. В числе "изюминок", присущих Ultra SR:
- повышенные демпферные свойства, стабилизирующие сцепление с дорогой и управляемость;
- высокие показатели при применении низкопрофильных покрышек со стальным брекером;
- отсутствие затухания.
Стойка предназначена для амбициозных водителей со спортивным стилем езды, которые, как известно, предъявляют весьма жесткие требования к управляемости автомобиля.
KONI
Производство автомобильных амортизаторов является единственной специализацией фирмы Koni. Во многих деталях эти амортизаторы отличаются от продукции других производителей. Основное отличие – возможность регулировки характеристик амортизатора. Разница между "нулевым" положением при поставке с завода и положением "max" составляет 100%. Этот запас может быть использован для адаптации амортизатора к различным дорожным условиям в соответствии с индивидуальными требованиями владельца автомобиля. Амортизаторы Koni пригодны практически для любого автомобиля, для любого стиля вождения и для любых условий эксплуатации. Фирма выпускает свыше 2500 моделей амортизаторов, при этом инженеры не отдают предпочтения какой-либо одной конструктивной схеме: тип амортизаторов подбирается в зависимости от конструкции подвески и заданных условий эксплуатации автомобиля.
MONROE
Бельгийская компания Monroe (наверное, самое известное имя на рынке) каждый год поставляет амортизаторы для миллионов автомобилей. Sensatrac является последней серией в широком ассортименте амортизаторов. Только компания Monroe предлагает изготовленные на заказ амортизаторы для 99% автомобилей – от Alfa Romeo до Zastava. Амортизатор Sensatrac компании Monroe разработан на хорошо проверенной технологии использования давления газа, реализованной в модели Gazmatic. Новая система Monroe базируется на большом прошлом опыте работы в области газовых амортизаторов, которые обеспечивают точную и мгновенную реакцию при езде. Sensatrac сочетает эти преимущества и добавляет новые достоинства к рабочим характеристикам амортизаторов:
- приспособленность ко всем условиям движения;
- улучшенное управление автомобилем;
- ускоренная реакция при резких маневрах.
Вот уже более 65 лет, как фирма SACHS является одним из крупнейших в мире производителей амортизационной техники. Многолетний опыт, применение новейших технологий и материалов, оригинальное решение конструкторских задач дали возможность продукции с фирменным знаком SACHS стать серийной на сборных конвейерах таких фирм, как Alfa Romeo, Audi, BMW, Mercedes, Jaguar, Lancia, Peugeot, Saab, Skoda и многих других. В стандартных амортизаторах с возрастанием нагрузки пропорционально возрастает скорость движения штока. Рациональность же амортизаторов SACHS продумана до мелочей – при росте нагрузки скорость движения штока плавно растет до определенного момента, а затем стабилизируется. Отсюда – долговечность и надежность, комфортность и безопасность. Гарантия на все амортизаторы марки SACHS – один год, независимо от пробега.
BOGE
Амортизаторы этой марки выпускаются в Германии и устанавливаются преимущественно же на немецкие автомобили. По этой ли причине, или по какой-то другой, но их продажи за пределами Европы достаточно ограничены. Впрочем, у специалистов они пользуются крайне хорошей репутацией.
GABRIEL
Эти амортизаторы производятся в США и во Франции, но объемы их производства намного меньше, чем у других фирм, поэтому на рынке они не особо распространены.
- Автор статті: Тимошенко Олег
-
- Опубліковано: 28.03.2012