Амортизаторы меняют сравнительно редко – два-три раза за срок службы автомобиля. Чаще - из-за неисправностей, иногда - желая улучшить поведение машины. Но как и какие выбрать взамен старых?
Общие сведения
Амортизатор - узел подвески автомобиля, уменьшающий колебания кузова и колес. Он превращает кинетическую энергию их вертикальных перемещений в тепловую и рассеивает ее в окружающую среду.
В подвесках современных автомобилей применяют телескопические амортизаторы, в основном - гидравлические двухтрубные и гидропневматические однотрубные. И те и другие гасят раскачку за счет гидравлического сопротивления. Оно возникает при перетекании амортизаторной жидкости 1 через специально подобранные отверстия постоянного (дроссели) и переменного (открывающиеся клапаны) сечения.
Телескопическая стойка (в обиходе - Мак-Ферсон) - агрегат подвески, соединенный верхней частью шарнирно с кузовом, а нижней - жестко с неподвижными деталями ступичного узла (поворотным кулаком или цапфой). Как правило, состоит из амортизаторной стойки, пружины и верхней опоры с подшипником. Воспринимает продольные, поперечные и вертикальные нагрузки, действующие между колесом и кузовом 2 .
Амортизаторная стойка - амортизатор увеличенных размеров, основной элемент телескопической стойки.
Патрон (вкладыш, картридж) (рис. 1) - телескопический амортизатор, устанавливаемый в корпус амортизаторной стойки или амортизатора, как правило, при их ремонте. Работать в подвеске “в чистом виде” не может.
Полный ход поршня (штока) - разность длины телескопического амортизатора в растянутом и сжатом положении.
Дроссельный и клапанный режимы - работа амортизатора, соответственно, с закрытыми и открытыми (открывающимися) клапанами.
На дроссельном режиме скорость поршня мала, и жидкость перетекает через постоянно открытые дроссели. С увеличением скорости гидравлическое сопротивление растет, открываются клапаны, и жидкость течет еще и через них - это клапанный режим 3 . Момент открытия клапанов задают при проектировании амортизатора в зависимости от требуемой его характеристики.
Характеристика амортизатора - зависимость сил его сопротивления 4 от скорости перемещения поршня. Как правило, она несимметрична - сопротивление при сжатии меньше, чем при растяжении. Это ограничивает нагрузку, передающуюся кузову при наезде колеса на неровность.
Характеристику записывают на специальных стендах при максимальных скоростях поршня до 1,0 м/с. Однако ее можно нарисовать самостоятельно. Для этого нужно знать хотя бы одно значение силы сопротивления при соответствующей скорости поршня на каждом режиме. Соединив три точки (центр координат и значения сил) плавной линией, получают приблизительную характеристику амортизатора. Это упрощает его выбор. Ведь у разных фирм скорость поршня, при которой определяют силы сопротивления, неодинакова, и без графика сопоставить их значения трудно (см. “Амортизаторы для российских легковых автомобилей”).
Влияние характеристики амортизатора на свойства автомобиля
Характеристика может быть (рис. 2) регрессивной, прогрессивной, линейной или комбинированной. Каждая придает разные свойства одному и тому же автомобилю. Но амортизаторы с однотипными характеристиками могут отличаться друг от друга величинами сил сопротивления, тоже влияющими на поведение машины. Поэтому специалисты сравнивают принципиальные (качественные, ярко выраженные) особенности характеристик разных типов.
Регрессивная наиболее распространена. С ней амортизатор хорошо гасит колебания и уменьшает интенсивность крена кузова при резких маневрах, но пропускает на него вибрации от разбитой дороги (от совокупностей мелких неровностей - выбоин, швов, гребенки, булыжника на трамвайных путях - высотой около 30 мм). Кроме того, если амортизатор рассчитан для магистрального автомобиля, переезд на нем единичных выступов (ступенек асфальта, образовавшихся при ремонте дороги) на высокой скорости может сопровождаться ощутимыми ударами.
Прогрессивную применяют реже. Ее основное преимущество - повышение виброзащиты кузова. Однако, проезжая череду плавных волн, машина может раскачаться вплоть до пробоев подвески. При энергичной смене полосы движения не исключены повышенные крены и диагональная раскачка автомобиля. А когда он полностью нагружен, у водителя часто возникает ощущение “слабых” амортизаторов. Если же их заменить усиленными, но с тем же типом характеристики, будут перегружены места крепления к кузову или подвеске.
Линейная по свойствам занимает промежуточное положение.
Комбинированная сочетает разные типы характеристик (например, прогрессивную и регрессивную). Кроме того, изготовители иногда делают их не “гладкими” - на отдельных участках кривую искажают, пытаясь влиять на нюансы поведения машины.
Какой амортизатор предпочесть?
Выбор амортизатора при покупке
Менять амортизаторы нужно парами. Некоторые фирмы даже продают их упакованными по две штуки. Допустимо ставить на автомобиль одновременно однотрубники и двухтрубники, но на одной оси они должны быть одинаковы.
Желательно, чтобы у каждого амортизатора был паспорт с техническими характеристиками и гарантийными обязательствами изготовителя. А у патрона - еще и инструкция по сборке: каким моментом затягивать гайку резервуара, заливать ли жидкость для теплоотвода и, если надо, то сколько и какой, и т.п.
Кроме того, иногда на амортизаторах есть защитные чехлы. Они могут быть транспортными, и при монтаже их надо снять. Об этом также должно быть сказано в инструкции.
К сожалению, многие изготовители поставляют в магазины амортизаторы без технической документации. Их параметры можно проверить в специализированных фирмах на исследовательском оборудовании, но только после покупки. Кстати, долговечность амортизатора специалисты определяют по уменьшению его сил сопротивления, считая предельно допустимым потерю не более 25% от номинала. Не зная исходных значений, выявить такую неисправность невозможно.
В любом случае у прилавка удастся только оценить качество изготовления амортизатора по косвенным признакам, придерживаясь указанной ниже последовательности действий.
Наружный осмотр
- Маркировка 7 на амортизаторе должна соответствовать требованиям автозавода или каталогам изготовителя.
- Потеки и капли жидкости, вмятины (особенно у однотрубных амортизаторов) на наружной поверхности резервуара, а также царапины, риски, повреждения или неоднородность покрытия штока 8 - недопустимы.
- Резьба штыревого крепления амортизатора должна быть без повреждений. Для дополнительной проверки можно навернуть на него несамоконтрящуюся гайку.
- Длина в сдвинутом состоянии.
- Ход штока. Если нет информации о разрешенных автозаводом отклонениях от номинального значения, пределом можно считать ±5 мм.
- Диаметр штока.
- Положение чашки пружины (при наличии) на резервуаре относительно нижней проушины или скобы крепления.
Подготовка
Двухтрубник нужно предварительно прокачать (3-5 раз сжать и растянуть на полный ход), поставив вертикально штоком вверх (отклонение от вертикали не более 30°), и потом не класть и не переворачивать.
Однотрубник можно проверять в любом положении без подготовки.
Проверка
Полностью сжать и растянуть амортизатор 3-5 раз, перед каждым циклом повернув шток в резервуаре примерно на 120° вокруг своей оси 9 .
- Перемещения должны быть плавными, с заметным усилием, без заеданий на всей длине хода. Стуки, скрипы и прочие шумы недопустимы, за исключением “сопения” - его вызывает перетекание жидкости через клапанную систему.
- Сопротивление амортизатора при сжатии, как правило, меньше, чем при отбое (примерно в три раза). В конце хода растяжения не должно быть уменьшения усилия (провала), а сжатия - увеличения (подпора). У прокаченного двухтрубника провал свидетельствует о нехватке жидкости, а подпор - об ее избытке. У однотрубника провал - признак поврежденного уплотнения плавающего поршня.
- Жидкость не должна вытекать из амортизатора. Следы ее пленки на штоке допустимы (он будет жирный на ощупь), но без кольцевых наплывов на нем и у сальника, вновь возникающих после снятия их тканью8.
- Если двухтрубную амортизаторную стойку (или патрон) после прокачки полностью сжать в вертикальном положении и отпустить шток, он должен самопроизвольно выдвинуться, как правило, не менее чем на 30 мм. Его выталкивает давление воздуха, сжатого в резервуаре вытесненной из цилиндра жидкостью. Это свидетельствует о правильной сборке узла. Кроме того, если из полностью сжатого вертикального положения, взявшись за крепежную часть штока, приподнять стойку, она должна опускаться под собственным весом.
- У однотрубника газовый подпор должен выдвигать шток полностью из любого положения.
- В “перевернутых” однотрубных патронах вместо штока из корпуса под действием выталкивающей силы выдвинут рабочий цилиндр. Штатный буфер сжатия подвески на него поставить нельзя. Заменитель должен быть внутри, поэтому ход картриджа меньше (примерно на 50-80 мм), чем у аналогичного двухтрубника. Кроме того, в конце хода сжатия, после касания буфера, усилие будет плавно и увеличиваться.
1 Амортизаторная жидкость
изготовлена на масляной основе, содержит комплекс присадок
(антивспенивающих, антикоррозионных, понижающих зависимость вязкости
от температуры и т.п.).
2 К стойкам не относят
амортизаторы, даже с установленными пружинами, соединенные с
подвеской и кузовом шарнирно и воспринимающие только вертикальные
нагрузки.
3 ОСТ 37.001.084 «Амортизаторы
телескопические гидравлические и гидропневматические
автотранспортных средств. Методы стендовых испытаний» требует
определять усилия сопротивления амортизаторов с закрытыми клапанами
при максимальной скорости поршня 0,08-0,2 м/с, а с открывающимися –
0,25-0,52 м/с.
4 По ОСТу 37.001.440
«Амортизаторы гидравлические телескопические автотранспортных
средств. Общие технические требования» отклонения сил сопротивления
амортизаторов от средних значений не должны превышать: на
дроссельном режиме – при отбое ±30%, при сжатии ±50%; на клапанном
режиме – соответственно ±15% и ±20%.
5 По ОСТу
37.001.440 при повышении температуры от 20 до 80°С силы
сопротивления амортизатора не должны уменьшаться более чем на 30% от
первоначального значения как при отбое, так и при сжатии.
6 По ОСТу 37.001.434 «Амортизаторы
гидравлические и гидропневматические телескопические
автотранспортных средств. Типы, основные параметры и размеры»
предельное отклонение от номинальной длины в сдвинутом состоянии
должно быть ±3 мм.
7 По ОСТу 37.001.440 на
каждом амортизаторе должна быть маркировка как минимум товарного
знака завода-изготовителя, даты изготовления, обозначения (номера)
амортизатора.
8 Штоки многих амортизаторов
защищены жесткими кожухами или гофрированными резиновыми чехлами и
не видны. Если нет возможности их отсоединить или снять (неразборная
конструкция, возражения продавца), от осмотра штока придется
отказаться.
9 Амортизатор с неотсоединенным
гофрированным защитным чехлом проверять без повертывания штока.
Со времен появления первых автомобилей перед конструкторами стоял вопрос поиска оптимального способа гашения колебаний кузова, возникающих при преодолении неровностей. Наилучшим решением, применяемым и сегодня, стало интегрирование в состав подвески автомобиля специальных устройств — амортизаторов. На данный момент повсеместное распространение получили гидравлические телескопические амортизаторы. Гашение колебаний кузова и колес происходит в них за счет жидкостного трения, возникающего при прохождении жидкости через узкие отверстия в поршне — клапаны. Таким образом, механическая энергия колебаний переводится в тепловую. От характеристик амортизаторов зависят такие важные показатели, как устойчивость, управляемость и плавность хода автомобиля. Современные амортизаторы, имея в своей основе общий принцип работы, отличаются по типам и особенностям конструкции.
История появления амортизатора
Первые автомобили с рессорной подвеской обладали неприятным свойством: при преодолении неровностей их кузов сильно раскачивался. Изначально данная проблема частично решалась сама собой, поскольку в многолистовых рессорах наблюдался эффект межлистового трения, который способствовал гашению колебаний кузова. Но этого было недостаточно.
Фрикционные амортизаторы
Поэтому следующим этапом стало добавление в состав подвески отдельного демпфирующего элемента. Одними из первых таких устройств были амортизаторы сухого трения с фрикционными дисками, разработанные в начале прошлого века.
В 1950-х годах стали применяться поршневые масляные амортизаторы телескопического типа, в основе работы которых лежал принцип жидкостного трения. Их устройство, позаимствованное из конструкции авиационных шасси, применяется в подвеске автомобилей и сегодня.
Функции амортизатора
Передние и задние амортизаторы являются демпфирующими элементами подвески автомобиля. Работая в паре с упругими элементами подвески (пружинами или торсионами), амортизаторы выполняют следующие основные функции:
- гашение колебаний кузова и колес автомобиля;
- сохранение контакта колеса с опорной поверхностью;
- обеспечение плавности хода автомобиля.
Конструкция автомобильного амортизатора
Амортизаторы бывают двух типов: однотрубный или двухтрубный. От типа амортизатора зависит и его конструкция. Несмотря на это, основные элементы у обоих типов остаются общими. Амортизатор состоит из цилиндра, заполненного специальной жидкостью (маслом), по которому перемещается поршень. Сам поршень соединен со штоком круглого сечения, который, в свою очередь, своей верхней частью крепится к кузову автомобиля. В поршне сделаны отверстия небольшого диаметра (клапаны), через которые проходит жидкость. Для того, чтобы повысить сопротивление потоку жидкости, их делают подпружиненными. Более детальное описание конструкции амортизаторов приводится далее.
Конструкция гидравлического амортизатора Амортизатор соединяется с рычагом подвески или балкой моста. Крепление амортизатора производится через упругое соединение — сайлентблок.
Принцип действия амортизатора
Масляные амортизаторы работают по принципу преобразования энергии жидкостного трения в тепловую. Перемещающийся шток с поршнем заставляет масло перетекать через небольшие клапаны, тем самым создавая сопротивление его движению. Максимальный ход штока с поршнем ограничивает отбойник амортизатора. Передние амортизаторы воспринимают достаточно большую нагрузку, поэтому их делают более усиленными по сравнению с задними.
Классификация амортизаторов
Двухтрубный амортизатор
Двухтрубный амортизатор состоит из соосных цилиндров, один из которых помещен внутри другого. Шток с поршнем перемещается во внутренней полости — рабочей камере. Она сообщается с внешней, частично заполненной воздухом либо азотом через донный клапан. Камера, заполненная газом, предназначена для компенсации объема жидкости при погружении штока.
Схема двухтрубного амортизатора Преимущества:
- простая конструкция и невысокая стоимость изготовления;
- небольшая длина;
- малое внутреннее давление (при утечках небольшого количества масла через сальник рабочие характеристики сохраняются);
- мягкое демпфирование ударов подвески;
- лучшая устойчивость к механическим повреждениям.
Недостатки:
- вспенивание масла после длительной работы и, как следствие, снижение эффективности демпфирования;
- недостаточно эффективное охлаждение;
- установка, хранение и транспортировка амортизатора производится только в одном положении — штоком вверх.
Двухтрубную конструкцию могут иметь как передние, так и задние амортизаторы. Но все же в большинстве случаев на современных автомобилях двухтрубные амортизаторы устанавливаются на заднюю ось.
Однотрубный амортизатор
Схема однотрубного амортизатора Однотрубные амортизаторы являются газонаполненными. В их конструкции предусмотрен только один цилиндр, в нижней части которого расположена камера, заполненная газом под давлением 2…3 МПа. Данная камера отделена от жидкости специальным плавающим поршнем и предназначена для компенсации объема жидкости при сжатии амортизатора. Благодаря тому, что газ постоянно поджимает жидкость в рабочей камере, при высокочастотном режиме работы амортизатора предотвращается эффект вспенивания масла (эмульсирование), а также появляется возможность его установки в любом положении.
Преимущества:
- лучшее демпфирование и стабильность;
- улучшенное охлаждение по сравнению с двухтрубной системой;
- возможность установки амортизатора в любом положении.
Недостатки:
- большая длина амортизатора;
- низкая устойчивость к механическим воздействиям;
- высокая стоимость изготовления по причине применения более качественных уплотнений и материалов для корпуса.
Однотрубные газонаполненные амортизаторы способны выдерживать серьезные нагрузки без потери рабочих свойств. В основном, они применяются в качестве передних амортизаторов.
Регулируемые амортизаторы с клапаном переменного сечения
Адаптивные (или регулируемые) амортизаторы предполагают возможность изменения демпфирующих свойств (коэффициента демпфирования). Амортизаторы оснащаются электромагнитным клапаном, сечение которого изменяется под воздействием электрического сигнала. Уменьшение сечения затрудняет прохождение жидкости через клапан, увеличивая жесткость амортизатора. Увеличение же сечения клапана, наоборот, делает его более мягким.
Адаптивные амортизаторы с магнитореологической жидкостью
Схема действия магнитореологической жидкости Регулируемые амортизаторы данного типа заполнены жидкостью с включением металлических частиц. Такое масло меняет структуру под воздействием магнитного поля, которое создается при помощи катушек, встроенных в поршень амортизатора. Благодаря магнитореологической жидкости магнитные амортизаторы изменяют характеристики жесткости за доли секунды. Преимущество адаптивных амортизаторов заключается в возможности изменения характеристики подвески в соответствии с текущими условиями движения: более жесткая подвеска улучшит управляемость и устойчивость автомобиля, а более мягкая повысит комфорт передвижения. Основной недостаток адаптивного амортизатора: высокая стоимость его изготовления.
Спортивные амортизаторы
Спортивные амортизаторы предназначены для работы в условиях экстремальных нагрузок. Их отличает повышенная жесткость и стабильность, обеспечивающие лучшую управляемость автомобиля.
Основные неисправности и срок службы амортизаторов
Течь масла через уплотнительный сальник амортизатора Наиболее частотная неисправность амортизатора – нарушение герметичности уплотнительного сальника штока. Это происходит в случае повреждения пыльника амортизатора, и, как следствие, попадания грязи на поверхность штока. Повреждение сальника штока ведет к утечке газа и амортизаторной жидкости, из-за чего сам амортизатор утрачивает свои демпфирующие свойства.
Амортизатор можно с уверенностью назвать важнейшим компонентом . Без этого небольшого узла езда была бы просто невыносимой по причине непрерывной вертикальной раскачки кузова автомобиля. Автомобильный амортизатор играет роль своеобразного демпфера, гасящего колебания пружин, рессор или торсионов .
Масса кузова автомобиля распределяется на пружины подвески таким образом, что последние постоянно сжаты на определенную величину в зависимости от веса машины и жесткости пружин. Таким образом, каждое имеет возможность перемещаться как вверх, так и вниз относительно . За счет этого достигается постоянный контакт каждого колеса с дорожным покрытием независимо от того попадает колесо на кочку или в яму.
Но если бы не было амортизатора, то контакт с дорогой не был бы постоянным из-за колебаний пружин. Многим автолюбителям, наверное, знакомы ощущения, когда колеса машины начинают подпрыгивать на малейшей неровности и даже на скорости от 30 км/ч чувствуется ухудшение контроля над автомобилем. Такие симптомы как раз говорят о вышедшем из строя амортизаторе. Из всего вышесказанного можно понять, что амортизатор служит для гашения излишних колебаний пружин и обеспечения постоянного контакта колес с дорожным покрытием.
Разновидности амортизаторов
Если спросить любого водителя о том, какие типы амортизаторов ему известны, то ответ будет примерно таков: масляные, газо-масляные и газовые. И это в корне неверно, так как абсолютно во всех автомобильных амортизаторах присутствует масло или другая жидкость (об этом позже). Более корректно амортизаторы можно разделить на масляные и газовые. И если не затрагивать всевозможные , то амортизаторы бывают одно- и двухтрубные .
Двухтрубный масляный (гидравлический) амортизатор
Гидравлический двухтрубный амортизатор является самым простым, самым дешевым и, к сожалению, самым нестабильным. Двухтрубный амортизатор состоит из следующих компонентов:
- цилиндрический корпус (резервуар);
- рабочий цилиндр;
- клапан прямого хода (сжатия) встроенный в рабочий цилиндр;
- поршень;
- клапан обратного хода (отбоя) встроенный в поршень;
- шток;
- кожух.
Рабочий цилиндр расположен в корпусе амортизатора, который служит одновременно резервуаром и наполнен определенным количеством масла. Поршень соединен со штоком и располагается в рабочем цилиндре. Принцип работы такого амортизатора весьма прост. При работе на сжатие, поршень со штоком движется вниз и вытесняет масло через клапан прямого хода из рабочего цилиндра в корпус амортизатора. При этом воздух, который находится в верхней части резервуара, немного сжимается. При работе на отбой, поршень движется в обратном направлении и через клапан обратного хода перепускает масло из корпуса в рабочий цилиндр.
Как видно, ни конструкция, ни принцип работы не вызывают вопросов – все предельно просто. Но не может быть все одновременно просто и эффективно. У гидравлического амортизатора имеется ряд серьезных недостатков. Главным недостатком является нагрев. Как известно гашение одной энергии порождает возникновение другой, так и в амортизаторе – компенсированные колебания пружины превращаются в тепловую энергию и масло соответственно нагревается.
Из-за двухтрубной конструкции и сравнительно малого объема, масло быстро нагревается, но плохо охлаждается . Данная проблема автоматически порождает следующую – вспенивание масла . Бороться с этим никак нельзя, но бывалые автолюбители очень часто пытаются избавиться от аэрации, путем заполнения нового амортизатора маслом что называется «под завязку». Конечно же, это в корне неправильно и лишнее масло определенно отыщет путь на волю, что приведет к преждевременному выходу из строя амортизатора. Аэрация – это болезнь масляных амортизаторов и с этим остается только смириться.
Двухтрубный газовый амортизатор
Такие амортизаторы, как правило, и называют «газо-масляными». Никаких конструктивных отличий от простого гидравлического амортизатора нет. Разница состоит лишь в том, что в полость корпуса амортизатора закачивается газ (чаще азот) вместо воздуха. Газ является своеобразным аккумулятором давления и препятствует вспениванию масла. Но проблема нагрева и как следствие – разжижения масла остается неизменной. Покупая в магазине газонаполненный амортизатор, его очень легко отличить от гидравлического. Шток газонаполненного амортизатора постоянно стремится выйти наружу.
Это и есть те самые «газовые» амортизаторы, которые всегда в особом почете у всех водителей. Но и в них имеется все то же масло, которое правда не контактирует с газом. Конструкция однотрубного амортизатора несколько отличается от старшего собрата и включает в себя следующие компоненты:
- корпус амортизатора;
- шток;
- поршень, соединенный со штоком и оснащенный двумя клапанами – прямого и обратного хода;
- поршень-поплавок, отделяющий масло от газа.
Различия налицо – в этом амортизаторе отсутствует рабочая камера, потому как ее роль исполняет корпус. Однотрубный амортизатор делится на две камеры при помощи поршня-поплавка. В нижней части закачан все тот же азот, но уже под большим давлением, а верхняя часть заполнена маслом, в котором и перемещается основной поршень со штоком. Так как рабочая камера была исключена из конструкции, то клапан прямого хода расположился на поршне рядом с клапаном отбоя.
Однотрубная конструкция позволила значительно увеличить объем масла и газа при этом, не меняя размеров самого амортизатора. Данное усовершенствование помогло избавиться от нагрева, а разделение газа и масла избавило от вспенивания последнего. Но данный тип амортизатора, конечно же, имеет некоторые недостатки. Жесткость амортизатора изменяется в зависимости от нагрева газа – чем горячее газ, тем жестче подвеска . Но главным недостатком является то, что при повреждении корпуса (вмятина), поршень просто заклинит внутри и амортизатор мгновенно придет в негодность. Тем не менее, как показывает практика, такие случаи встречаются крайне редко.
Из последних новинок можно отметить весьма интересный амортизатор представленный концерном General Motors. Конструкция этого амортизатора практически ничем не отличается от стандартного однотрубного, но вместо масла он заполнен особой жидкостью, содержащей магнитные частицы. Уникальность данной жидкости состоит в том, что она под воздействием магнитного поля, генерируемого электромагнитами способна изменять вязкость. Причем вязкость меняется за доли секунды, что позволяет подвеске мгновенно подстраиваться под особенности дорожного покрытия.
Новый амортизатор успешно прошел ряд тестов и уже устанавливается на Chevrolet Corvette и Cadillac Seville. Вполне возможно, что за такими амортизаторами стоит будущее, потому как конструкция предельно проста и одновременно весьма эффективна. Недостатком является лишь слишком высокая стоимость жидкости но, как известно, все новые разработки вначале были недоступны рядовому потребителю.
Для быстрого гашения колебаний кузова, возникающих в результате деформации рессор или пружин подвески, применяются амортизаторы. Кроме того, амортизатор снижает скорость вертикального перемещения колеса относительно кузова
.
Конструкция телескопического однотрубного амортизатора (а)
:
1 - нижняя проушина;
2 - газ;
3 - плавающий поршень;
4 - рабочий цилиндр;
5 - поршень;
6 - корпус;
7 - шток поршня;
8 - сальник штока;
9 - направляющая штока;
10 - верхняя проушина;
и телескопического двухтрубного амортизатора (б)
:
1 - нижняя проушина;
2 - донный клапан;
3, 5 - рабочая полость;
4 - поршень;
6 - рабочий цилиндр;
7 - корпус резервуара;
8 - корпус;
9 - шток поршня;
10 - воздух;
11 - направляющая штока;
12 - сальник штока;
13 - верхняя проушина
В подвесках первых автомобилей применялись амортизаторы с механическим трением. Обычно такой амортизатор состоял из набора фрикционных дисков, сжатых пружиной, которые терлись друг о друга при перемещениях подвески. Такие амортизаторы быстро изнашивались и ухудшали плавность хода автомобиля. Им на смену пришли гидравлические рычажные амортизаторы, в которых механическое трение было заменено на трение жидкости, проходящей через калиброванные отверстия. Рычажные амортизаторы были довольно компактны, но работали при высоких давлениях жидкости, сильно нагревались и были недолговечны. В подвесках современных автомобилей применяются телескопические гидравлические амортизаторы.
Действие такого амортизатора основано на использовании гидравлического сопротивления, возникающего при перетекании жидкости из одной полости цилиндра в другую через отверстия, перекрытые клапанами сжатия и отдачи.
Телескопический амортизатор состоит из герметичного цилиндра, внутри которого перемещается поршень, соединенный со штоком. Цилиндр заполнен жидкостью. В поршне имеются отверстия определенного диаметра, которые закрываются подпружиненными клапанами. Один клапан установлен сверху поршня, другой - снизу. Поскольку жидкость является несжимаемой, то при перемещении поршня в одной из полостей цилиндра повышается давление, которое открывает соответствующий клапан, и жидкость перетекает через отверстия из одной полости цилиндра в другую.
Эффективность действия амортизатора пропорциональна скорости движения поршня в цилиндре. Скорость перетекания жидкости из одной полости цилиндра в другую зависит от диаметров отверстий и разности давлений в полостях. Современные телескопические амортизаторы обычно двухсторонние, т. е. Они оказывают сопротивление как при сжатии, так и при растяжении (отдаче). Обычно сопротивление при растяжении больше, чем при сжатии.
Схема работы двухтрубного амортизатора
:
1 - донный клапан;
2 - поршень;
3 - клапан сжатия;
4 - шток;
5 - клапан отбоя
Любой телескопический амортизатор должен иметь устройство для компенсации изменения объема жидкости. Дело в том, что при сжатии амортизатора вытесняемый объем больше, чем освобождающийся с другой стороны поршня, потому что здесь часть объема цилиндра занимает шток. В амортизаторе применяется специальная пневмокамера, заполненная сжатым газом, которая изолирована от основной части цилиндра плавающим поршнем. При ходе сжатия амортизатора объем пневмокамеры уменьшается, а при ходе отдачи - увеличивается. Наличие пневмокамеры обеспечивает также компенсацию изменения объема рабочей жидкости при изменении температуры. Амортизаторы такого типа называют однотрубными, газонаполненными. Двухтрубные амортизаторы отличаются наличием еще одного цилиндра, внутри которого находится рабочий цилиндр.
Дополнительная полость, находящаяся между внутренним и наружным цилиндрами, называется компенсационной. Компенсационная полость изолирована от атмосферы, но сообщается с внутренней полостью рабочего цилиндра. При ходе сжатия амортизатора излишки жидкости из рабочего цилиндра перетекают в компенсационную полость и находящийся там воздух сжимается. При ходе отдачи амортизатора сжатый воздух вытесняет жидкость обратно в рабочий цилиндр. При одинаковых рабочих ходах однотрубный амортизатор рассмотренного типа будет иметь большую длину, чем двухтрубный, из-за наличия в цилиндре пневмокамеры. Несмотря на этот недостаток, в настоящее время большее распространение имеют однотрубные амортизаторы, которые лучше охлаждаются, поскольку не имеют двойных стенок. Двухтрубные амортизаторы также бывают газонаполненными. У таких амортизаторов в компенсационной полости газ находится под давлением. Особенностью газонаполненных амортизаторов является то, что в свободном состоянии шток амортизатора выходит из цилиндра под действием давления газа. Конструкция любого амортизатора должна обеспечивать герметичность. При нарушении герметичности появляются стуки во время работы подвески и теряется эффективность амортизатора, что требует его замены. Шток амортизатора обработан до высокой степени чистоты поверхности, а между штоком и внутренней
частью цилиндра устанавливается специальное надежное уплотнение. Таким же надежным должно быть уплотнение плавающего поршня в однотрубном амортизаторе. При нарушении герметичности газ смешивается с жидкостью, образуется сжимаемая смесь, эффективность работы амортизатора снижается, появляются посторонние стуки. Рабочая поверхность штока предохраняется от повреждений защитным кожухом. На конце штока и на цилиндре имеются крепления для соединения амортизатора с рычагами подвески и кузовом автомобиля. Крепление амортизаторов осуществляется с помощью упругих элементов.
Некоторые производители, например фирма KONI, изготавливает амортизаторы, в которых можно регулировать вручную перепускной клапан. Такую регулировку необходимо производить перед установкой амортизатора на автомобиль для получения необходимой эффективности. Существуют амортизаторы, в которые встроены электромагнитные клапаны, изменяющие проходные сечения отверстий, через которые проходит жидкость. При наличии амортизаторов такого типа, водитель может изменять характеристики подвески при движении автомобиля, переключая режимы («спорт», «комфорт» и т. д.).
Совершенно другой принцип был предложен поставщиком автомобильных систем Delphi в его конструкции Magneride. В ней используется свойство некоторых вязких жидкостей быть чувствительными к воздействию электромагнитных полей; вязкость жидкости увеличивается с усилением поля, молекулы выстраиваются в цепочки и создают большее сопротивление. Компания Delphi продемонстрировала автомобили, оборудованные амортизаторами, где обычные отверстия заменены узкими проходами, в которых жидкость протекает между электромагнитными катушками. Система Magneride имеет огромное преимущество, заключающееся в том, что
вязкость жидкости, а следовательно, и степень демпфирования могут изменяться в зависимости от изменения напряженности электромагнитного поля, которая управляется микропроцессором.
За счет возможности изгибаться или сжиматься эти элементы принимают вертикальное движение колеса, которое оно получает от дорожного покрытия, предотвращая полную передачу этого движения на кузов или раму авто.
Однако в работе этих элементов имеется один серьезный недостаток – при работе на изгиб или сжатие, в них образуется инерционные колебательные движения, которые как раз на кузов и передаются, раскачивая его. При этом эти колебательные движения приводят к тому, что колесо теряет постоянный контакт с дорожным полотном, что сказывается на .
Чтобы убрать эти колебательные движения, в конструкцию подвески включены амортизаторы. В их задачу входит снижение инерции в пружинистых элементах за счет создания сопротивления, поглощающего данную энергию.
Внешне все амортизаторы очень схожи и представляют собой цилиндрический продолговатый герметичный корпус, из которого выходит шток, перемещающийся внутри его. В нижней части корпуса имеется крепежный элемент, которым амортизатор крепится к оси колес. В авто, использующих , амортизатор помещен в саму стойку, а вот она уже прикрепляется к ступице колеса. Шток в верхней части тоже имеет крепежные элементы, которым он присоединен к кузову или раме авто.
А внутренняя конструкция отличается. Они бывают двухтрубными и однотрубными. Из-за конструктивных особенностей амортизаторы подразделяются на масляные и газовые. Существуют еще так называемые газомасляные, но они скорее — подвид масляных. Интересно, что в газовых тоже присутствует масло, которая является рабочей жидкостью амортизатора.
Двухтрубные амортизаторы. Конструкция, принцип действия
Двухтрубные амортизаторы производятся как масляные, так и газомасляные. Внутри такого корпуса установлен резервуар, который является рабочим цилиндром. Между корпусом и этим цилиндром .
В нижней части цилиндра установлен перепускной клапан, который называется клапаном прямого хода. В этот цилиндр помещен шток с поршнем на конце. В поршне проделаны отверстия, которые являются клапаном обратного хода. Вся внутренняя полость рабочего цилиндра заполнена маслом.
Газовый и масляный амортизаторы
Работает этот амортизатор так: при движении колеса вверх, когда производится разгибание рессоры или сжатие пружины, шток начинает перемещаться вниз – при этом поршень давит на масло, часть его уходит через клапан прямого хода в пространство между стенками корпуса и рабочего цилиндра, а часть через клапан обратного хода переходит в надпоршневое пространство. Поскольку пропускная способность клапанов незначительная, то в подпоршневом пространстве создается избыточное давление, которое является противодействием инерции пружинистых элементов.
При возврате рессоры или пружины в исходное положение – происходит обратное действие – поршень движется вверх, часть масла переходит из надпоршневого пространства в подпоршневое, а часть возвращается из пространства между стенками. Таким образом гасятся все колебательные движения пружинистых элементов.
Ещё кое-что полезное для Вас:
Видео: Monroe — двухтрубные амортизаторы.
В масляном амортизаторе все внутренние полости не полностью заполнены маслом, поскольку требуется определенное место для вытеснения масла при работе. То есть часть пространства заполняет воздух. В этом и кроется основной недостаток этих амортизаторов. Масло при работе нагревается, что приводит к снижению его вязкости, а затем и вспениванию масла. Эти эффекты связаны с тем, что охлаждение двухтрубного амортизатора затруднено, и приводят они к ухудшению его работы.
Частично данная проблема устранена в газомасляных амортизаторах. В них свободное пространство заполнено не воздухом, а газом (зачастую использую азот), причем он находится под давлением. Избыточное давление газа приводит к тому, что масло не может вспениться, но нагрев масла и потерю вязкости устранить так и не удалось.
Однотрубные амортизаторы. Конструкция и принцип действия
Конструкция однотрубных амортизаторов несколько отличается, и они все делаются газовыми. Особенностью их является отсутствие внутреннего рабочего цилиндра – корпус амортизатора им и является. Внутри на штоке так же имеется поршень, но на нем уже размещены оба клапана – и прямого и обратного хода.
Также в конструкцию входит еще один поршень-поплавок, ни с чем не связанный, в его задачу входит разделение масла и газа, который находится внизу цилиндра.
Вся верхняя полость до поршня поплавка заполнена маслом, а нижняя – газом, причем с высоким давлением.
Видео: Как определить разборный или нет амортизатор стойка
Работа данного амортизатора такова: при сжатии, когда колесо движется вверх, шток с поршнем движется вниз – часть масла перетекает в надпоршневое пространство, остаток же смещается вниз, толкая поршень-поплавок и газ сжимается. При движении колеса вниз – производится обратное действие.
Из-за отсутствия внутри дополнительного резервуара, в однотрубном амортизаторе охлаждение масла происходит более эффективно, а отсутствие свободного пространства, поскольку все оно до поршня-поплавка заполнено маслом, исключает вспенивание.
Но имеется и отрицательное качество в работе амортизатора такой конструкции – при возвратно-поступательном движении штока с поршнем, с постоянным воздействием масла на газ, которое заставляет его постоянно сжиматься и разжиматься, происходит нагрев газа, сопровождающееся увеличением его объема и как следствие – давления. В итоге при активной работе амортизатора жесткость его возрастает из-за увеличивающегося давления внутри амортизатора.
Основные неисправности амортизаторов
На какие элементы подвески влияют неисправные амортизаторы
Неисправностей амортизаторов не так уж и много, но все они приводят к тому, что данные элементы заменяются, поскольку они не ремонтопригодны.
Что касается масляных и газомасляных амортизаторов, то самой частой неисправностью в них является разгерметизация, вследствие которой часть масла выходит наружу. А из-за недостатка масла нарушается общая работоспособность, амортизатор уже не способен выполнять полностью свою функцию.
Вполне возможен и изгиб штока, в результате чего он заклинивает в одном из положений.
Ударные нагрузки, приводящие к появлению вмятин на корпусе, не всегда оказывает значительное влияние на работу двухтрубного амортизатора. Ведь между ним и рабочим цилиндром имеется расстояние, поэтому вмятина приводит лишь к уменьшению свободного пространства внутри.
А вот в однотрубном амортизаторе вмятина на корпусе является губительной. Она перекроет возможность поршню со штоком перемещаться – амортизатор заклинит и перестанет работать.
Также в однотрубном амортизаторе встречается и разгерметизация корпуса, которая приводит к нарушению работы.
Как проверить амортизатор?
Выявить выход из строя амортизатора вполне возможно и самому. Для начала нужно внимательно проверить его на наличие подтеков. Даже незначительные следы масла на поверхности будут указывать на разгерметизацию.
Если наблюдаются вмятины на корпусе масляного или газомасляного амортизатора, то еще не означает, что он вышел из строя, а вот изгиб штока будет сигнализировать о надобности в замене.
Выявить неработоспособность амортизатора можно и путем раскачивания кузова. Однако таким способом можно выявить только полную неисправность, частичное вытекание масла выявить раскачкой не удастся.
Проверяется амортизатор так: нужно с силой надавить на кузов авто со стороны проверяемого амортизатора, а затем отпустить. При исправном амортизаторе кузов сразу же станет в исходное положение, а вот если он неисправен, то кузов будет раскачиваться.
Самым же достоверным способом проверки состояния амортизатора является диагностика на специализированном стенде. Такая диагностика не только покажет состояние амортизаторов, она полностью оценит состояние подвески авто.
Загрузка...