Мобільний додаток
Ще більше зручності! Миттєві сповіщення про всі актуальні події вашого профілю!
АМОРТИЗАТОР (от французского amortir — ослаблять, смягчать) — устройство для смягчения ударов в конструкциях машин и сооружений в целях защиты от сотрясений и больших нагрузок.
Исторически человек связан с автомобилем и другими механическими средствами передвижения только последние 100-300 лет. Все тысячелетия до этого он передвигался пешком и, поэтому, заложенная в него природой комфортная частота колебаний составляет 1-2 в секунду при амплитуде, равной примерно 1/8 длине тела. Все остальные колебания либо слишком часты (автомобиль "трясет"), либо укачивают и вызывают морскую болезнь (автомобиль плывет как "баржа"). Именно характеристики амортизаторов являются последним самым мощным инструментом для достижения оптимального комфорта в машине.
Амортизаторы появились на автомобилях задолго до широкого внедрения известных сегодня цилиндрических конструкций с перемещающимся поршнем.
Первоначально почти повсеместно распространенные рессоры совмещали в себе одновременно и пружину и амортизатор. Пружинили листы, они же и терлись друг об друга, стянутые для этого в пакеты, переводя кинетическую энергию в тепловую и гася вертикальные колебания.
Идея разделить функции пружин и демпфирующих устройств была вынужденной. Широкое внедрение независимой подвески, значительно повышающей комфорт и управляемость, подвело к этому чисто конструктивно. С приходом винтовых пружин вместо рессор рядом с ними так и просилось что-нибудь цилиндрическое. К тому же, разболтанную рессору приходилось менять целиком или перетягивать, что по трудоемкости значительно превосходило замену пары амортизаторов, закрепленных двумя гайками каждый.
Механическое трение заменили на гидравлическое. Первое было очень трудно контролировать, по мере быстрого износа трущихся поверхностей характеристики всей системы так же быстро менялись. Кроме того, все это сопровождалось, обычно, скрежетом и скрипом что, как Вы понимаете, не добавляло комфорта пассажирам. Гидравлическая система с маслом, прогоняемым через тонкие калиброванные отверстия клапанов служила на несколько порядков дольше, не меняя существенно своих характеристик. К тому же появилась возможность достаточно четко дозировать эти характеристики, простой сменой двух или четырех амортизаторов делать один и тот же автомобиль более комфортабельным или более спортивным.
Гидравлическое трение имело перед механическим еще одно бесспорное преимущество. Клапаны, через которые протекает масло, можно настроить так, что сопротивление амортизатора будет разным в зависимости от направления работы подвески. Обычные амортизаторы имеют усилие при отбое в два-четыре раза больше, чем усилие при сжатии. Это означает, что когда колесо наезжает на препятствие, оно с легкостью идет вверх, а затем, уже при возврате его назад, пружинам и приходится работать, тратя накопившуюся при сжатии кинетическую энергию.
Меняя характеристики сопротивления ходов, получают "более спортивные" или "более комфортные" подвески, не меняя принципиально их конструкции.
По сути, амортизаторы представляют собой масляные насосы. Закреплённый на конце штока поршень осуществляет сжатие гидравлической жидкости в напорном цилиндре. При колебаниях подвески автомобиля вверх и вниз гидравлическая жидкость проходит через крошечные отверстия, называемые жиклёрами, во внутреннюю полость амортизатора за поршнем. Однако, через жиклёры в поршне проходит только небольшое количество жидкости. Таким образом, происходит замедление движения поршня, что, в свою очередь, приводит к замедлению движения пружины и подвески.
Величина сопротивления перемещению амортизатора зависит от скорости перемещения подвески, а также от количества и от размера жиклёров в поршне.
Чем быстрее перемещается подвеска, тем большее сопротивление оказывает амортизатор. В результате совместная работа амортизатора и пружины приводит к снижению следующих неблагоприятных явлений: тряски, кручения или качания, заноса при торможении, "приседания" автомобиля при ускорении. Сам амортизатор гасит колебания пружины: удерживает колеса на поверхности дороги, стабилизирует кузов автомобиля.
Амортизаторы можно разделять по конструкции подвески на амортизаторы стандартного типа, амортизаторы, монтирующиеся на пружине и стойки McPherson.
Все амортизаторы принято делить на "гидравлические" и "газовые". Деление это условно потому, что во всех случаях "центральный" узел — клапан остается принципиально неизменным и во всех трех случаях в качестве компенсационного элемента используется газ. Центральный клапан перемещается в центральном цилиндре, и отличия начинаются дальше. Гидравлические амортизаторы имеют еще и внешний цилиндр, куда перетекает масло через систему нижнего клапана. Газовый амортизатор внешнего цилиндра не имеет, и вся его конструкция упакована в одном.
Таким образом, амортизаторы логичнее делить на двухтрубные и однотрубные. До середины 50-х годов в автомобильном мире вершиной технической мысли считались двухтрубные телескопические гидравлические амортизаторы — корпус и вставленный в него рабочий цилиндр, в котором ходит шток с поршнем. Попытки создать более совершенный телескопический амортизатор стали предпринимать вскоре после Второй мировой войны. И одним из первых проблему решил французский исследователь вибрационных процессов профессор Кристиан Бурсье де Карбон. Его идея была такова: надо сделать амортизатор однотрубным и заполнить часть объема газом под высоким давлением, отделив его от масла свободно плавающим поршнем. Правда, точность обработки штока и качество уплотнения такого амортизатора требовались высочайшие. Первыми реализовали эту идею в компании Bilstein. На сегодняшний день такие амортизаторы есть в программе практически всех производителей.
При работе любых амортизаторов, по определению, выделяется большое количество тепла, поэтому от применяемого в них масла требуется не только коррозионная, но и термическая стойкость — способность выдерживать температуры до 160 градусов не меняя структуры и свойств. Одновременно с этим актуальна задача отвода тепла.
Двухтрубные гидравлические амортизаторы отводят тепло хуже, чем однотрубные высокого давления, ведь у первых "генератор тепла" — центральный цилиндр закрыт сверху еще одним соосным цилиндром, наполненным маслом и компенсационным газом. Работает амортизатор достаточно просто. Внутри цилиндра с маслом ходит поршень. Точно калиброванные отверстия в цилиндре позволяют маслу переходить из одной части цилиндра в другую (верхняя и нижняя), таким образом гасятся колебания пружины. В то время, как поршень движется вверх и вниз, заставляя масло проходить через клапаны, шток поршня движется внутри цилиндра. В то время, как он входит и выходит из цилиндра, меняется объем, в котором может находится масло. Когда объем уменьшается, на некоторое время создается избыток масла, и оно должно вернуться в масляный резервуар (резервный цилиндр) через клапан сжатия.
Когда шток вновь выходит из цилиндра, создается вакуум, и эквивалентный объем масла проходит через клапаны поршня и одновременно — через отверстие в базовом клапане.
Это — основной принцип работы амортизатора с двойным цилиндром
1. Уплотнение, через которое проходит шток, двигаясь вверх и вниз в амортизаторе, само по себе является очень важной деталью; оно должно обеспечивать сохранение масла в амортизаторе и предотвращать попадание в амортизатор посторонних веществ (воды, соли, пыли).
2. Корпус состоит из двух концентрических стальных цилиндров, главный или рабочий цилиндр — строго цилиндрической формы, изготовленный с высокой точностью. Оба цилиндра сообщаются в своей нижней части (клапан сжатия).
3. Поршень и клапан сжатия амортизатора снабжены клапанными пластинами, которые открывают и закрывают отверстия, через которые проходит масло под давлением. Клапанные пластины изготовлены со строгим соблюдением размеров. Сделанные из нержавеющей стали, они сохраняют свои характеристики в течение более чем 10 миллионов циклов.
4. Масло является важным элементом амортизатора, без которого он не смог бы работать. Индекс вязкости обеспечивает работоспособность амортизатора в диапазоне температур от — 40°С до +120 °С. Масло также должно обеспечивать смазку компонентов с тем, чтобы увеличить срок службы.
5. Шток, который играет важную роль, прикреплен к поршню.
Он не только должен быть очень прочным для того, чтобы выдерживать механические нагрузки, состояние его поверхности также имеет решающее значение. Шток изготовлен из хромированной стали, закаленной методом индукции. Он должен быть как можно более гладким с тем, чтобы предотвратить износ масляного уплотнения (Ра=0,8). Твердое хромирование обеспечивает превосходную защиту от коррозии. 6. Поршень, двигающийся внутри рабочего цилиндра, изготавливается из специального металла. Пористость материала обеспечивает оптимальную гладкость движения поршня в масле. Поршень снабжен уплотняющим кольцом, которое изготавливается из металла, тефлона или нейлона.
7. Газовая подушка. Она нужна для компенсации удара при резком перемещении штока. Именно компенсационный объем газа сжимается первым и принимает на себя удар и лишь потом, масло начинает проходить через калиброванные отверстия клапанов центрального штока. К тому же при работе масло нагревается, часто до значительных температур. Увеличение его объема при этом необходимо компенсировать, и делает это небольшая порция газа.
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 на подобие эмульсии, при этом демпфирование практически исчезает.
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 McPherson, а гидравлические — нет.
В работе газонаполненных амортизаторов применяются те же основные принципы (возвратно-поступательное движение поршня в масле), но при этом одна сторона амортизатора содержит небольшое количество газа (обычно это азот) под высоким давлением. Газ и масло разделены плавающим поршнем, который предотвращает смешивание. Когда шток поршня, продвигаясь в корпусе амортизатора, вытесняет некоторое количество масла, масло слегка повышает давление азота.
Таким образом, объем газа меняется, при этом газ выполняет ту же роль, что и резервуар.
Постоянное давление, оказываемое газом на масло, обеспечивает мгновенную реакцию, также как и бесшумную работу клапанов поршня. Дополнительно к этому, давление исключает возможность кавитации и пенообразования, что в противном случае могло бы отрицательно повлиять на эффективность амортизатора.
Естественно, конструкции амортизаторов различных производителей могут отличаться, тем более, что крупные производители находятся в постоянном поиске и вводят в свои изделия все новые и новые дополнения, призванные повысить качество изделий. 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. Выбор производителя амортизаторов зависит от многих факторов, не последнюю роль в этом выборе играет состояние кошелька клиента, его стиль вождения и личные пристрастия. И, тем не менее, рассмотрим основные марки, представленные на рынке.
KAYABA
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. На сегодняшний день концерн обеспечивает 23% мировых поставок амортизаторов для производителей автомобилей и поставляет на вторичный рынок амортизаторы для 98,3% автомобильного парка Европы. Благодаря своим прекрасным эксплуатационным характеристикам и относительно невысокой цене, амортизаторы Kayaba уверенно обосновались на дорогах нашей страны.
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. Эти амортизаторы, не смотря на их относительно высокую стоимость часто выбирают любители экстремального стиля вождения.
MONROE
Международная компания Tenneco Automotive, с головным офисом в США и европейским в Бельгии, — производитель амортизаторов MONROE (наверное, самое известное имя на рынке амортизаторов)- каждый год поставляет на вторичный рынок амортизаторы для миллионов автомобилей. Это одна из крупнейших компаний, чья продукция поступает на сборочные конвейеры известнейших автоконцернов: VW Group _Audi, VW, Seat, Skoda; Group Ford — Ford, Volvo, Jaguar; GM — Opel, Chevrolet, Daewoo; DaimlerChrysler, BMW, Fiat, Citroen, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Peugeot, Renault, Dacia, Suzuki, др., а также большегрузных Volvo, Scania, DAF, Renault.
Только компания Tenneco Automotive предлагает для рынка автозапчастей амортизаторы для 99% марок автомобилей, бегающих по дорогам Европы, от Alfa Romeo до Zastava. Широчайший ассортимент и отличное качество, подтверждаемое гарантией, обеспечивают товарам под торговой маркой MONROE лидирующее место на рынках Европы и Америки.
SACHS
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 такихфирм, как Alfa Romeo, Audi, BMW, Mercedes, Lada, 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.
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.
BILSTEIN
Один из лидеров по производству всех типов амортизаторов. Эту продукцию выбирают как любители спокойной езды, так и экстрима. Про эти амортизаторы слышал любой человек, мало- мальски знакомый с миром автоспорта и тюнинга. Амортизаторы Bilstein устанавливаются на конвейере многими ведущими производителями автомобилей, включая Mercedes, Jaguar, Porsche и Subaru.
Диагностика амортизаторов
Автомобиль, колесо которого вывешено в воздухе, не может тормозить, разгоняться или поворачивать, т.е. становится неуправляемым. Пружины стремятся вернуть колесо на землю, но ударившись о покрытие, оно так же быстро отскакивает назад. Колебания повторяются, автомобиль встречает новые препятствия и ямы и, если бы не амортизаторы, при скоростях больше 20-30 км/час управлять им становится практически невозможно. Характеристики же исправного амортизатора рассчитаны так, что колесо делает только одно "полноценное" движение вверх, возвращается вниз и после этого 80% энергии удара погашено амортизатором -_ превращено в тепло и рассеяно в воздухе.
Опасность ситуации заключается в том, что, во-первых, водители этого не осознают, а во-вторых, износ амортизаторов происходит постепенно, часто без видимых или слышимых признаков. Водитель привыкает к "новому" поведению автомобиля, но в тот момент, когда нужно будет перестроиться и уйти от неожиданно появившегося встречного автомобиля или поворот окажется круче, чем он выглядел при входе в него… Виноваты будут не амортизаторы, а водитель, не справившийся с управлением.
Чем сильнее износ амортизаторов, тем больше времени колесо проводит в воздухе, а не в контакте с дорогой. В результате увеличивается тормозной путь, особенно нагруженного автомобиля и с прицепом, снижается скорость безопасного прохождения поворотов и порог начала аквапланирования, происходит интенсивный износ шин, узлов ходовой части, ухудшается освещение дороги и происходит ослепление встречных водителей. Особенно не любят неисправные амортизаторы системы АБС, ПБС и Traction Control. Их датчики настроены на отслеживание поведения колес, катящихся по земле, а не вращающихся со страшной силой в воздухе. Электронные "мозги" этих систем путаются и дают неверные указания исполнительным механизмам.
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.
1. Диагностика при помощи раскачивания стоящего на месте автомобиля.
Это самый распространенный метод. К сожалению, он далеко не идеален, а иногда и совсем не верен. Данный метод заключается в раскачивании кузова стоящего автомобиля и оценке состояния амортизаторов по количеству колебательных движений кузова до момента полной остановки. Он 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 конструктивно заложены разные параметры жесткости подвески. У некоторых моделей автомобилей подвеска изначально достаточно "мягкая". К тому же, при движении автомобиля, скорость движения штока амортизатора значительно выше, чем та, которую удается достичь при раскачивании авто. Поэтому и определить степень износа амортизатора в данном случае невозможно. Обычно такой способ выявления причин неисправностей амортизаторов дополняется еще и визуальным методом их диагностики.
2. 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
3. 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.
4. 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.
5. Проверка амортизаторов на стенде.
Проверка демпфирующего усилия требует разборки подвески и снятия амортизатора. Такая диагностика позволяет получить максимально точную информацию, но дорога и сложна уже сама по себе. Просто оцените стоимость снятия и установки амортизаторов. Стендовая оценка демпфирующего усилия оправдана только в том случае, если есть сомнения в поведении дорогих амортизаторов т.к её стоимостью составляет от ста долларов.