Амортизаторы: конструкция, диагностика и выбор

Автор материала: Олег Тимошенко

Амортизаторы бывают двухтрубные гидравлические (масляные) и однотрубные газонаполненные высокого давления: первые мягче, вторые быстрее реагируют на неровности и лучше переносят интенсивную работу. Состояние амортизатора оценивают по поведению автомобиля, раскачиванию кузова, визуальным осмотром, на шок-тестере или на диагностическом стенде, и чем сложнее метод, тем точнее результат. Ниже разобраны конструкция, типичные дефекты, их причины и основные производители амортизаторов.

Конструкция амортизаторов

Гидравлические амортизаторы демпфируют мягче, потому что у них две системы клапанов, тогда как у однотрубных газовых только одна, расположенная на штоке, а газ в гидравлических амортизаторах находится под более низким давлением. При этом они более инертны и медленнее реагируют на перемещения колеса, особенно при низкочастотных колебаниях небольшой амплитуды. Чем выше давление газа, подпирающего масло, тем быстрее реакция амортизатора. В амортизаторах высокого давления масло и газ расположены последовательно в одном цилиндре и разделены плавающим поршнем. Газ (обычно азот) находится под давлением около 25 атмосфер, поэтому клапан штока все время находится в «поджатом» состоянии и гораздо быстрее реагирует на выбоины и неровности дороги.

Гидравлические двухтрубные амортизаторы имеют еще несколько особенностей, которые при определенных режимах эксплуатации становятся недостатками. При резком перемещении поршня на обратной стороне клапана создается разрежение и могут образовываться кавитационные пузырьки, что резко изменяет характеристики демпфирования. При частых резких перемещениях, например на раллийной трассе, амортизатор «вскипает»: кавитационные пузырьки и газ компенсационного объема смешиваются с маслом в подобие эмульсии, и демпфирование практически исчезает.

Газонаполненные амортизаторы высокого давления появились в основном как ответ на эту проблему. Масло под давлением практически не вспенивается, а отделение компенсационного объема плавающим поршнем исключает смешивание газа с маслом. Именно поэтому амортизаторы высокого давления можно устанавливать «вниз головой», например в стойках Макферсон, а гидравлические двухтрубные - нет.

Двухтрубные амортизаторы тяжелее однотрубных. Их установка увеличивает неподрессоренную массу подвески и, как следствие, ее инертность. При частых перемещениях вверх-вниз на сложных участках дороги инерция заставляет подвеску как бы «запаздывать» то в верхней, то в нижней точке и пропускать очередное препятствие или яму. Это еще одна причина, по которой спортсмены предпочитают однотрубные газонаполненные амортизаторы.

Почему амортизаторы выходят из строя

Амортизатор - технически достаточно сложная деталь. Если диагностику большинства элементов подвески можно провести «с помощью монтировки», то для определения неисправностей амортизаторов и тем более их причин часто требуется тестирование на специальных стендах.

По опыту крупных продавцов амортизаторов, на который ссылается источник, основной причиной выхода амортизаторов из строя является непрофессиональная установка или нарушение условий эксплуатации, а заводской брак, по данным источника, редко превышает 0,5%. Однако даже если дефект возник по вине установщика, у покупателя часто складывается негативное впечатление и о магазине, и о марке амортизаторов, поэтому важно минимизировать риск преждевременного выхода амортизаторов из строя.

Возможные места возникновения дефектов в амортизаторе:

1. Разрыв сальника штока амортизатора.
2. Внутренние повреждения: разрушение, выход из строя или естественный износ клапанного узла или поршня.
3. Механическое повреждение: трещина, вмятина на корпусе, искривление штока.
4. Разрушение амортизатора: облом штока, отрыв крепежной проушины, деградация или разрушение сайлентблоков.
5. Несоответствие свойств или деградация амортизаторной жидкости.
6. Отсутствие газа в амортизаторе.

Причины тех или иных дефектов могут быть разными. Например, разрыв сальника штока может быть вызван и нарушением технологии установки (повреждением хромового покрытия штока), и износом пыльника (коррозией штока из-за попадания влаги).

Способы диагностики амортизаторов

Существует несколько способов оценить работоспособность амортизаторов. Они различаются сложностью и, соответственно, точностью: обычно чем проще метод, тем менее точный результат. Ниже приведены самые распространенные способы диагностики, упорядоченные по точности, дефекты, которые можно выявить с их помощью, и причины этих дефектов.

Диагностика по изменению устойчивости, управляемости и жесткости подвески

Характеристики амортизатора ухудшаются постепенно, и водитель не всегда сразу это замечает, потому что подстраивает стиль вождения под возможности автомобиля. Этот метод предполагает субъективную оценку степени износа амортизаторов специалистом по ухудшению эксплуатационных характеристик автомобиля.

Автомобили разных марок и моделей имеют разные параметры устойчивости, управляемости и жесткости подвески, заложенные еще на этапе конструирования. У каждого водителя также свой стиль вождения и свои представления о необходимой жесткости подвески, поэтому эти понятия всегда относительны.

Таким образом, метод позволяет оценить основные проблемы, связанные с амортизаторами, но является достаточно субъективным. Большинство производителей амортизаторов советуют сравнивать «поведение» автомобиля с эталоном, то есть с идентичным автомобилем с исправными амортизаторами, что на практике возможно далеко не всегда. Обычно этот метод дополняют визуальным осмотром амортизаторов.

Дефекты, которые можно диагностировать этим методом:

Диагностика раскачиванием неподвижного автомобиля

Метод заключается в раскачивании кузова стоящего автомобиля и оценке состояния амортизаторов по количеству колебаний до полной остановки.

Он позволяет определить только два «крайних» состояния: амортизатор полностью вышел из строя (сломана проушина или шток, изношен клапанный узел, нет амортизаторной жидкости в рабочей камере) либо амортизатор «подклинивает» или полностью «заклинило». Определить степень износа так не получится, ведь усилие амортизатора зависит от скорости движения штока, а при движении автомобиля эта скорость значительно выше, чем при раскачивании вручную. Кроме того, у разных автомобилей разная жесткость подвески, и у некоторых моделей она изначально достаточно «мягкая».

Следует также учитывать, что существуют амортизаторы с регрессивной и прогрессивной характеристиками гашения колебаний. По данным источника, регрессивные хорошо гасят боковые (в поворотах) и продольные (при торможении) крены, но хуже поглощают мелкие неровности, а прогрессивные - наоборот. Поэтому при замене стоит выбирать амортизаторы с характеристикой, предусмотренной для конкретного автомобиля: неподходящий тип может негативно сказаться на работе подвески.

Проверка раскачиванием малоэффективна еще и потому, что шарниры подвески после длительной эксплуатации могут перемещаться с большим сопротивлением, достаточным для быстрого гашения колебаний. И наоборот, амортизаторы с прогрессивной характеристикой из-за малого сопротивления на небольших скоростях перемещения кузова будут медленно гасить колебания даже в исправном состоянии.

Визуальный метод диагностики

Это самый распространенный метод, который вместе с двумя предыдущими в большинстве случаев позволяет выяснить истинные причины выхода амортизатора из строя. Нельзя точно установить только причины повреждений внутренних частей амортизатора; один из самых частых дефектов внутренних частей - их естественный износ.

Для визуальной диагностики часто приходится снимать амортизатор с автомобиля, что обычно требует значительных трудозатрат. При работе амортизатора масляный «туман» на корпусе и штоке считается нормой, но капель и подтеков масла быть не должно.

Дефекты, которые можно определить визуальным методом:

Диагностика на шок-тестере

Шок-тестер - стенд, на котором одна из осей автомобиля раскачивается с определенной частотой и амплитудой, после чего определяется скорость затухания колебаний. Метод позволяет определить степень износа амортизаторов относительно эталона - заложенных в компьютер стенда значений затухания, соответствующих новому амортизатору, установленному на конвейере. Недостаток метода в том, что стенд диагностирует не столько состояние амортизаторов, сколько общее состояние подвески, поэтому некоторые производители амортизаторов не признают результаты такого тестирования диагностикой амортизаторов.

Проверка амортизатора на диагностическом стенде

Это самый точный и самый дорогой способ диагностики. Его применяют в основном при экспертизе, чтобы определить причины выхода амортизатора из строя, когда повреждения касаются внутреннего устройства. Максимальная точность достигается тем, что тестируется именно амортизатор, а не вся подвеска, как на шок-тестере.

Снятый с автомобиля амортизатор устанавливают на специальный стенд, определяют его характеристики и сравнивают с указанными в технической документации на эту модель. По несоответствию характеристик определяют причины неисправности.

По данным источника на момент публикации, такую услугу оказывало большинство представительств производителей амортизаторов в Украине, но процедура могла длиться до трех месяцев, поскольку тесты проводят в лаборатории завода-изготовителя или в исследовательских центрах, в основном расположенных за рубежом. Поэтому в спорных случаях представительства часто принимали решение в пользу клиента, чтобы избежать длительной пересылки амортизаторов на завод.

Дефекты новых и только что установленных амортизаторов

Практика показывает, что подавляющее большинство дефектов амортизаторов проявляется уже при установке или в первые дни эксплуатации. Поэтому важно понимать, какие дефекты возникают из-за непрофессиональной установки, а какие могут быть заводскими.

Основные дефекты, которые могут возникать при установке новых амортизаторов, а также виды заводского брака:

Основные производители амортизаторов

На рынке представлен широкий выбор амортизаторов разных производителей. Производители стремятся иметь в ассортименте амортизаторы для как можно большего числа популярных моделей автомобилей и даже для разных стилей езды, различая, например, «спортивный» и «комфортный» стиль вождения, хотя у каждой марки есть своя специфика. Ниже приведено описание основных марок по данным источника на момент публикации.

KYB

По данным источника, клиентами японского концерна KYB (Kayaba) в Европе являются, в частности, Ford, Renault, Peugeot и Seat, а штат концерна насчитывал более семи тысяч сотрудников на разных континентах. Благодаря эксплуатационным характеристикам и относительно невысокой цене амортизаторы KYB популярны в Украине. Среди газогидравлических моделей источник выделяет серию Ultra SR, которая, по данным производителя, обладает:

• повышенными демпферными свойствами, стабилизирующими сцепление с дорогой и управляемость;
• хорошими показателями с низкопрофильными шинами со стальным брекером;
• стабильными характеристиками без потери эффективности при интенсивной работе.

Серия рассчитана на водителей со спортивным стилем езды, которые предъявляют высокие требования к управляемости автомобиля.

KONI

По данным источника, производство автомобильных амортизаторов - основная специализация KONI, и эти амортизаторы во многих деталях отличаются от продукции других производителей. Главное отличие - возможность регулировки характеристик: разница между «нулевым» заводским положением и положением «max», по данным источника, составляет 100%. Этот запас можно использовать, чтобы адаптировать амортизатор к дорожным условиям и требованиям владельца. По данным источника, KONI выпускает более 2500 моделей амортизаторов и подбирает тип конструкции в зависимости от подвески и условий эксплуатации автомобиля.

MONROE

MONROE - один из самых известных брендов амортизаторов на рынке; по данным источника, европейское подразделение бренда находится в Бельгии, а амортизаторы MONROE ежегодно поставляются для миллионов автомобилей. По данным источника, MONROE предлагает амортизаторы для 99% автомобилей - от Alfa Romeo до Zastava. Серия Sensatrac разработана на основе проверенной технологии использования давления газа, реализованной в модели Gas-Matic, и, по данным производителя, добавляет такие преимущества:

• приспособленность ко всем условиям движения;
• улучшенная управляемость автомобиля;
• более быстрая реакция при резких маневрах.

SACHS

SACHS - один из крупнейших в мире производителей амортизаторов с многолетней историей. По данным источника, амортизаторы SACHS устанавливают на конвейерах Alfa Romeo, Audi, BMW, Mercedes, Jaguar, Lancia, Peugeot, Saab, Skoda и других производителей. По данным производителя, в стандартных амортизаторах с ростом нагрузки пропорционально растет скорость движения штока, а в амортизаторах SACHS она плавно растет до определенного момента, а затем стабилизируется, что способствует долговечности, комфорту и безопасности. Условия гарантии на амортизаторы стоит уточнять при покупке.

BOGE

По данным источника, амортизаторы BOGE производятся в Германии и устанавливаются преимущественно на немецкие автомобили, поэтому их продажи за пределами Европы достаточно ограничены. При этом среди специалистов они пользуются хорошей репутацией.

GABRIEL

По данным источника на момент публикации, амортизаторы GABRIEL производились в США и Франции, но в меньших объемах, чем у других фирм, поэтому на рынке они менее распространены.

Что еще почитать на эту тему

• Когда менять амортизаторы: признаки износа, проверка и выбор
• Как работают амортизаторы KYB: конструкция и диагностика
• KYB или MONROE: как выбрать амортизаторы для автомобиля
• Амортизаторы SACHS: серии, точный подбор и правильная замена
• Система курсовой устойчивости ESC: как работает, чем отличается от ABS и TCS и почему важны амортизаторы

Статьи в Базе знаний

• Амортизаторы и стойки передней подвески
• Амортизаторы и стойки задней подвески

Товарные группы TESMA

• KYB
• MONROE
• SACHS
• BOGE