Час читання: ~9 хв

Амортизатори: конструкція, діагностика і вибір

Автор матеріалу: Олег Тимошенко

Амортизатори з'явилися на автомобілях задовго до поширення звичних сьогодні циліндричних конструкцій із рухомим поршнем. Спочатку ресори поєднували функції пружини і гасника коливань: листи пружинили і водночас терлися один об одного, перетворюючи кінетичну енергію на тепло. У матеріалі розглянуто, як влаштовані сучасні амортизатори, як визначити їх несправність і як обрати заміну.

Від тертя ресор до гідравліки

Розділити функції пружини і демпфера змусило поширення незалежної підвіски, яка помітно покращила комфорт і керованість. З появою гвинтових пружин поруч із ними логічно розмістили окремий циліндричний гасник коливань. До того ж розбовтану ресору доводилося міняти цілком або перебирати, що значно складніше, ніж замінити пару амортизаторів.

Механічне тертя замінили гідравлічним. Характеристики фрикційних гасників швидко змінювалися через знос і супроводжувалися скрипом. Гідравлічна система, у якій олива проходить через калібровані отвори клапанів, служить значно довше і зберігає характеристики. Крім того, клапани можна налаштувати так, щоб опір відрізнявся залежно від напрямку руху: у звичайних амортизаторах зусилля на відбій, як правило, у 2-4 рази більше, ніж на стиск. Колесо легко йде вгору на перешкоді, а на зворотному ході енергія, накопичена пружиною, гаситься. Змінюючи налаштування клапанів, отримують більш спортивну або більш комфортну підвіску без зміни її конструкції.

Навіщо підвісці правильне демпфування

Між людиною і дорогою розташовано кілька пружних елементів: сидіння, кузов, пружини, амортизатори і шини. Кожен має власні резонансні частоти, тому під час розробки автомобіля їх підбирають так, щоб уникнути шкідливих і неприємних коливань. Комфортною для людини вважається частота коливань близько 1-2 на секунду, що відповідає ритму ходьби. Частіші коливання сприймаються як трясіння, повільніші - як розгойдування, що спричиняє заколисування. Саме характеристики амортизаторів є одним із головних інструментів досягнення потрібного балансу.

Конструкції амортизаторів

Амортизатори часто ділять на гідравлічні, газові та "піддуті" (з газом низького тиску). Поділ умовний: в усіх трьох випадках ключовий вузол - поршень із клапанами - принципово однаковий, а газ використовується як компенсаційний елемент. Тому логічніше ділити амортизатори на двотрубні та однотрубні.

Двотрубні

Гідравлічні та газогідравлічні двотрубні амортизатори мають робочий циліндр і зовнішній циліндр, куди олива перетікає через донний клапан. Компенсаційний об'єм заповнений повітрям при атмосферному тиску (гідравлічні) або газом низького тиску, за даними джерела 2,5-5 бар (газогідравлічні). Дві системи клапанів (на поршні та в дні) дають м'якше демпфування, тому такі амортизатори вважаються комфортнішими. Водночас вони гірше відводять тепло, адже робочий циліндр закритий ще одним циліндром з оливою і газом, а при різких частих ходах олива може спінюватися і змішуватися з газом. Через це характеристики демпфування різко змінюються. Двотрубні амортизатори встановлюють лише штоком догори.

Однотрубні газові високого тиску

В однотрубному амортизаторі олива і газ розташовані послідовно в одному циліндрі й розділені плаваючим поршнем. Газ, зазвичай азот, перебуває під тиском близько 25 бар. Олива постійно підпирається газом, тому клапан реагує на нерівності швидше, а кавітація і спінювання практично виключені. Такі амортизатори краще охолоджуються і можуть встановлюватися штоком донизу, зокрема в перевернутих стійках. Їх часто застосовують у спорті, на позашляховиках і важких автомобілях.

Навіщо потрібен компенсаційний об'єм газу

Рідина практично не стискається. Без компенсаційного об'єму поршень при різкому ході впирався б в оливу, яка через інерцію ще не встигла перетекти через клапани. Газ стискається першим і приймає на себе удар, а вже потім олива проходить через калібровані отвори. Крім того, під час роботи олива нагрівається і розширюється, і це розширення також компенсує газ. Олива для амортизаторів має бути стійкою до корозії та високих температур: за даними джерела, вона повинна витримувати до 160 °C без зміни властивостей.

Чим небезпечні зношені амортизатори

Колесо, яке відірвалося від дороги, не може гальмувати, розганятися чи повертати. Справний амортизатор, за даними джерела, гасить близько 80 % енергії удару вже після одного повного ходу колеса вгору і вниз. Зношений амортизатор дає колесу довше підстрибувати, тому:

  • збільшується гальмівний шлях, особливо для завантаженого автомобіля або з причепом;
  • знижується безпечна швидкість проходження поворотів і поріг аквапланування;
  • швидше зношуються шини та вузли ходової частини;
  • світло фар "стрибає", що погіршує освітлення дороги і засліплює зустрічних водіїв;
  • системи ABS, ESP і протибуксувальна система отримують некоректні дані з датчиків коліс;
  • погіршуються керованість і курсова стійкість, автомобіль "нишпорить" при розгоні та гальмуванні.

Знос відбувається поступово, і водій звикає до зміни поведінки автомобіля. Найпомітніша ознака - зниження комфорту: трясіння, нерівномірна вібрація, стуки. Це сигнал для огляду і діагностики.

Діагностика амортизаторів

1. Візуальний огляд

Попри незручне розташування, це один із найдостовірніших, найдешевших і найшвидших способів. На амортизаторі допускається легкий масляний наліт, але не потьоки: потьоки свідчать про втрату герметичності. Якщо є сумніви, протріть амортизатор насухо і огляньте його через кілька днів. Перевірте стан відбійника і пильовика: олива на них прискорює їх руйнування, а це, своєю чергою, прискорює вихід з ладу амортизатора.

Важливий індикатор - шини. Нерівномірні плями зносу, особливо біля бокової кромки, вказують на несправність амортизаторів. Помітити, що колесо "скаче", можна і спостерігаючи за автомобілем з іншої машини. Якщо амортизатор знято, огляньте шток: сліди від затискачів, раковини іржі або односторонній знос хромового покриття (наслідок неспіввісності при неправильному затягуванні) означають, що амортизатор потрібно міняти.

2. Тест розгойдуванням

Найвідоміший і найбільш критикований тест: розгойдавши кут автомобіля і відпустивши його в нижній точці, можна виявити лише явно непрацездатний амортизатор, з яким кузов продовжує коливатися. Якщо ж кузов зупинився "як укопаний", амортизатор може бути заклиненим. Тож результат цього тесту має лише орієнтовне значення.

3. Оцінка керованості в русі

За несправних амортизаторів на швидкості від 80 км/год автомобіль починає "нишпорити" на дрібних нерівностях, з'являється тривале незгасне поздовжнє і поперечне розгойдування, сповільнена реакція на кермо. Водій поступово звикає до цього, тому за перших підозр варто розгойдати автомобіль, оглянути амортизатори і за наявності течі замінити їх або пройти інструментальну перевірку.

4. Інструментальний контроль

Розрізняють перевірку на вібраційних стендах і вимірювання демпфувального зусилля на випробувальних стендах. На вібраційному стенді автомобіль заїжджає на майданчики, і за кілька хвилин отримують діаграму коливань, яку порівнюють з граничними характеристиками для конкретної моделі. Вимірювання зусилля потребує зняття амортизатора: це найточніший, але дорожчий метод, виправданий насамперед для дорогих амортизаторів, коли за результатом може відпасти потреба в заміні.

Чому виходять з ладу амортизатори

В амортизаторі можуть зламатися клапани або порушитися герметичність сальника штока. Перше трапляється рідко, друге - основна причина відмов. Шток сотні тисяч разів проходить через сальник, нагрівається і розширюється разом з оливою, а в однотрубних амортизаторах на оливу ще й постійно тисне газ. Тому ресурс багато в чому залежить від якості матеріалів, точності виготовлення і стабільності виробництва. Різниця в ресурсі та ціні між амортизаторами різних виробників може бути багаторазовою.

Шток збирає пил, абразив і хімічно агресивні речовини, зокрема протиожеледні реагенти. Пошкоджений пильовик пропускає бруд, який, як наждак, руйнує сальник. Іржа на штоку свідчить про дуже агресивне середовище або про проблеми з матеріалом і якістю виготовлення. Подряпини від пасатижів чи інших металевих захоплень під час монтажу швидко виводять сальник з ладу.

Клапани зношуються при роботі в екстремальні холод і спеку та при тривалій їзді з великими ходами штока по поганій дорозі. Регулярно перевіряйте відбійник: розм'якшений оливою і зруйнований відбійник може призвести до "пробою" підвіски.

Вибір амортизаторів

Заміна амортизаторів може помітно змінити поведінку автомобіля: відрізняються не лише гідравлічні й газові конструкції, а й однотипні амортизатори різних виробників. Комфорт і керованість технічно протилежні, тому головне - визначити потрібний компроміс з урахуванням параметрів автомобіля і власного стилю водіння.

Неправильно стверджувати, що однотрубні газові амортизатори в цілому кращі за двотрубні. Їхні переваги (охолодження, відсутність спінювання, можливість встановлення штоком донизу) найбільш відчутні в спорті та на важких режимах. Для більшості повсякденних умов якісні двотрубні амортизатори повністю виконують свої завдання, а однотрубні багатьом здаються надто жорсткими. За даними джерела на момент публікації, однотрубні газові амортизатори були на 30-50 % дорожчі за двотрубні гідравлічні. Для старших автомобілів із втраченою жорсткістю кузова надто жорсткі амортизатори можуть прискорити втомні пошкодження кузова, тому для них частіше обирають комфортніші двотрубні моделі.

Чим відоміша марка, тим частіше її підробляють, тому купувати варто в перевірених постачальників. Виробників амортизаторів джерело умовно ділило на три групи:

  • спортивні та тюнінгові: KONI, BILSTEIN (спортивні серії);
  • постачальники конвеєрів і післяпродажного ринку: KYB, MONROE, BILSTEIN, BOGE, SACHS;
  • масовий сегмент із доступними цінами: AL-KO, QH, GABRIEL, Rancho, Finwhale та інші.

Монтаж

Не перетягуйте гумові втулки кріплення, а остаточне затягування виконуйте на автомобілі, що стоїть на колесах під нормальним навантаженням, щоб забезпечити співвісність деталей амортизатора. Для багатьох моделей потрібен спеціальний стяжок пружин: стиснута пружина при неправильному поводженні може "вистрілити", що дуже небезпечно. Тому без досвіду та інструменту амортизатори краще міняти на СТО. Міняти амортизатори рекомендується парами на одній осі.

Виробники амортизаторів сьогодні

Основні виробники, згадані в матеріалі, залишаються ключовими гравцями ринку: KYB - японський виробник амортизаторів для конвеєра і вторинного ринку; MONROE - бренд групи Tenneco; SACHS і BOGE - бренди ZF; BILSTEIN входить до групи thyssenkrupp; KONI належить корпорації ITT. Окрім класичних амортизаторів, на сучасних автомобілях поширені адаптивні амортизатори з електронним керуванням і пневмопідвіска, вибір яких потребує точної прив'язки до VIN.

Як підібрати амортизатори

  1. Визначте точну модифікацію автомобіля (VIN, тип підвіски, наявність електронного керування) і підберіть артикул за каталогом виробника.
  2. Оберіть тип: двотрубний газогідравлічний для комфорту в повсякденній експлуатації, однотрубний для навантажених і спортивних режимів.
  3. Враховуйте стан і вік автомобіля: для старших кузовів доречніші м'якші налаштування.
  4. Разом з амортизаторами перевірте і за потреби замініть опори, відбійники і пильовики.
  5. Міняйте амортизатори парами на осі та виконуйте остаточне затягування під навантаженням.

Товарна група TESMA