Амортизаторы, виды амортизаторов, устройство и принцип работы

Амортизаторы, виды амортизаторов, устройство и принцип работы
Многие водители считают, что амортизаторы - лишь средство обеспечения комфорта: в ответах на вопрос, какие элементы конструкции автомобиля влияют на безопасность движения, большинство обычно перечисляют тормоза, шины, рулевое управление, ремни и подушки безопасности, наконец, свет. А об амортизаторах не вспоминают. А ведь функции этого элемента подвески непосредственно связаны с обеспечением контакта колеса с дорогой, т. е. с управляемостью автомобиля и безопасностью движения.
В любой подвеске имеются упругие элементы, назначение которых - смягчать толчки и удары, чтобы они не передавались на кузов. Это могут быть рессоры, торсионы, пневматические, гидропневматические или резиновые подушки, но чаще всего это витые пружины. В ранних конструкциях автомобилей упругими элементами подвески обычно служили листовые рессоры, колебания которых довольно быстро гасились за счет значительного трения между листами. После второй мировой войны получила широкое распространение пружинная подвеска, в которой внутреннего трения почти нет.

При наезде на бугорок колесо автомобиля подбрасывает и пружина сжимается, поглощая энергию толчка. Затем она распрямляется - в подвеске начинается колебательный процесс, который угаснет, когда будет израсходована запасенная пружиной энергия. Жесткая пружина сжимается меньше, соответственно меньше поглощает энергии, но лучше передает толчки на кузов, снижая комфортабельность автомобиля. Чем мягче пружина, тем сильнее она сжимается и тем больше поглощает энергии. Если не принять специальных мер, запасенная энергия будет расходоваться медленно - только на преодоление внутреннего трения в пружине и подвеске. За это время автомобиль успеет наехать на бесчетное количество других бугорков и ямок; понятно, что возникшие колебания так и не затухнут и колесо будет беспорядочно подпрыгивать, то и дело теряя контакт с дорогой. Вот и пришлось для гашения колебаний вводить специальные элементы ходовой части - амортизаторы.

Если основная задача пружины - поглощать энергию толчков, то задача амортизатора - эту энергию рассеивать. Фрикционные и пружинные амортизаторы на современных легковых автомобилях полностью вытеснены гидравлическими.

Наиболее распространенная конструкция гидравлического амортизатора (на рис. первый слева) представляет собой два заполненных маслом соосных цилиндра, сообщающихся через систему клапанов. Во внутреннем рабочем цилиндре находится поршень, также снабженный клапанами. При работе подвески он перемещается, преодолевая сопротивление масла. Соответствующие клапаны, открываясь и закрываясь, позволяют маслу перетекать из пространства над поршнем под него и во внешний цилиндр - резервуар. Накопленная пружиной энергия рассеивается, превращаясь в тепловую, которая расходуется на нагрев масла. Параметры клапанов амортизатора подобраны таким образом, чтобы получить нужные характеристики демпфирования при ходе сжатия и ходе отдачи. Вязкость масла, заливаемого в амортизатор, должна обеспечивать его работоспособность в широком диапазоне температур.

Если поршень амортизатора перемещается в цилиндре с высокой скоростью, масло может вспениться, при этом изменится пропускная способность клапанов и характеристики амортизатора. Этот эффект можно значительно уменьшить, если в амортизатор под давлением ввести газ. Одна из конструкций газонаполненного амортизатора представлена на рисунке в центре. Здесь нет цилиндра-резервуара, а часть рабочего цилиндра заполнена азотом под высоким (25 бар) давлением. От масла азот отделен плавающим поршнем. Работает эта конструкция так же, как предыдущая, роль внешнего цилиндра амортизатора выполняет азот, который сжимается, компенсируя объем вытесненного масла. Давление газа не только предотвращает вспенивание масла, но и уменьшает время реакции амортизатора.

Существуют, впрочем, одноцилиндровые газовые амортизаторы без плавающего поршня, где маслу позволено вспениваться, а характеристики клапанов подобраны для работы с эмульсией. Такая конструкция короче, кроме того, ей не свойственно явление, которое иногда наблюдается в обычных амортизаторах высокого давления - при нарушении герметичности плавающего поршня масло выдавливает шток вверх и он может погнуться. Еще одно преимущество этого типа амортизаторов - при повышении температуры масла демпфирующие свойства ухудшаются в меньшей степени, чем у традиционных амортизаторов. Конечно, когда автомобиль стоит, эмульсия расслаивается, и сразу после начала движения амортизатор работает не совсем нормально, но его работоспособность восстанавливается очень быстро.

Другая разновидность газонаполненного ( газового ) амортизатора (на рис. справа) по конструкции почти не отличается от устройства, представленного на рисунке слева, но здесь верхняя часть цилиндра-резервуара заполнена азотом под низким (5 бар) давлением. Эта конструкция совмещает прочность и надежность гидравлического амортизатора с преимуществами газонаполненного и хорошо подходит для подвески MacPherson.

Некоторые виды амортизаторов, помимо своих прямых обязанностей, могут выполнять и дополнительные, например, выравнивать кузов перегруженного автомобиля. Для этого в их верхней части устанавливают гибкий полиуретановый элемент с прогрессивной характеристикой, по-существу, пружину. На ненагруженном автомобиле он лишь касается корпуса амортизатора и не влияет на его работу, а под нагрузкой сжимается, предотвращaя провисание кузова. В более сложных конструкциях этот элемент пневматический, а на корпусе амортизатора установлен штуцер, через который можно закачивать воздух, чтобы выровнять кузов. Сделать это можно в гараже перед поездкой или в пути, если имеется бортовой компрессор.

Перемещения подвески и кузова автомобиля, вызываемые неровностями дороги, имеют самый разнообразный характер, от единичных толчков до повторяющихся колебаний. И от амортизаторов требуются разные, порой взаимоисключающие характеристики. Например, на волнообразном покрытии могут возникать резонансные колебания подрессоренных масс автомобиля - от амортизаторов требуется максимальное демпфирование, чтобы сохранить контакт колес с дорогой. При однократных резких толчках демпфирование должно быть минимальным, тогда удар будет меньше передаваться на кузов. Этим противоречивым требованиям удовлетворяют регулируемые амортизаторы, демпфирующие характеристики которых можно изменять в зависимости от дорожных условий. Управление жесткостью амортизатора осуществляется за счет изменения давления газа или параметров перепускных клапанов. В простых вариантах это можно сделать с водительского места переключателем, имеющим несколько положений. В более сложных подвеска оснащается набором датчиков ускорений, а управление берет на себя компьютер. Такая подвеска, которая называется адаптивной, способна мгновенно приспосабливаться к изменениям дорожных условий, но рассмотрение подобных конструкций выходит за рамки этой статьи, кроме того, адаптивные подвески для массовых автомобилей пока слишком дороги.

Пружины теряют упругость и постепенно проседают. При этом снижается резонансная частота колебаний кузова (вот почему стало укачивать жену), уменьшается дорожный просвет, нарушаются углы установки колес, нагрузка становится асимметричной. Даже если амортизаторы находятся в идеальном состоянии, проседания пружин это не компенсирует, да и сами амортизаторы будут работать ненормально.

Сами же амортизаторы изнашиваются, в первую очередь, за счет нарушения герметичности клапанов и уплотнений, при этом немалую роль играет состояние поверхности штока. А чем изношеннее амортизатор, тем хуже сцепление колес с дорогой. Последствия очевидны - ухудшение управляемости, увеличение тормозного пути, повышенный износ практически всех узлов трансмиссии и подвески, пятнистый износ шин, дискомфорт и повышенная утомляемость водителя и пассажиров. Однако снижение демпфирующих свойств амортизаторов происходит постепенно, и водитель к нему привыкает, приспосабливая манеру вождения к степени износа. Часто даже очевидное ухудшение сцепления колес с дорогой списывается на все, что угодно, но только не на амортизаторы. Конечно, когда дело доходит до ударов об ограничители, игнорировать их трудно, но это случается, когда амортизаторы уже вышли из строя.

Ресурс амортизаторов не слишком велик, ведущие западные производители настоятельно рекомендуют проверять их не реже, чем через каждые 20 тысяч километров. Правда, для этого нужен специальный стенд, который есть не на всякой станции техобслуживания - даже фирменной. На глазок - это не проверка. Но все же помните, что при исправном амортизаторе через 2 цикла колебаний подвески на собственной резонансной частоте амплитуда отклонения колеса должна снижаться в 5 раз. Если и это кажется слишком сложным, качните каждый угол машины по вертикали. Если кузов совершит не более одного колебания, об исправности амортизаторов это еще не говорит. Но если колебаний несколько - амортизаторы давно пора менять.

Менять лучше всего на родные. Но здесь есть одна тонкость. Некоторые автопроизводители для замены рекомендуют другие модели амортизаторов по сравнению с первоначальными - учитываются изменения характеристик пружин. Выпускают амортизаторы не так много специализированных фирм, есть каталоги взаимозаменяемости, по которым можно подобрать подходящее изделие другого производителя. У владельцев подержанных машин часто возникает естественное желание сэкономить - приспособить амортизаторы от другого, например, отечественного автомобиля. Иногда амортизаторы подходят по размерам, или можно что-нибудь в них надставить или отрезать. Делать это категорически не советуем - даже если размеры амортизатора удастся подогнать, демпфирующие характеристики наверняка не совпадут. А это ведет к ухудшению управляемости и снижению уровня безопасности. Уважаемые водители, помните, - жизнь дороже !
 

 

Тест амортизаторов, амортизаторы Monroe
Комфорт или безопасность?
Между тем мы вновь и вновь сталкиваемся с пренебрежительным отношением автомобилистов к амортизаторам. Многие считают, что они влияют только на комфортабельность автомобиля, и мирятся с некоторым ее снижением, которое вызвано старением или износом амортизаторов. При этом забывают, что смешно называть автомобиль комфортабельным, если он не на сто процентов безопасен. А к безопасности амортизаторы имеют самое прямое отношение.

Поэтому мы сочли необходимым вернуться к этой теме, тем более что представилась прекрасная возможность - нас пригласили на завод и испытательный полигон фирмы Monroe.

Напомним основные функции, которые выполняет амортизатор. Во-первых, его задача - максимально быстро погасить колебания подвески и стабилизировать автомобиль, чтобы обеспечить хорошее сцепление колес с дорогой и, следовательно, безопасность автомобиля - управляемость и эффективность торможения. Для этого амортизатор должен быть достаточно жестким.

Во-вторых, амортизатор обязан смягчать толчки и вибрацию, передающиеся на кузов, обеспечивая комфорт пассажирам. При этом от него требуются мягкость и эластичность.

Полностью удовлетворяют этим противоположным требованиям только т. н. активные подвески, основу которых составляют амортизаторы с переменными характеристиками. Но схемы управления ими настолько сложны и дороги, что на массовых автомобилях такие подвески пока не применяют.

Обычный же гидравлический или газонаполненный амортизатор - это всегда компромисс. Иногда баланс сознательно сильно сдвигают: в спортивной машине подвеска должна быть более жесткой, в ущерб комфорту, а для лимузина первоочередное значение имеет плавность хода. Чаще, впрочем, амортизаторы настраивают так, чтобы они обеспечивали автомобилю 80% возможной максимальной безопасности и 60% абсолютного комфорта с отклонениями 7-8% в ту или иную сторону.

Есть более сложные конструкции - например, Monroe Sensatrac, в которых в целом жесткий амортизатор имеет "зону комфорта" в диапазоне основного перемещения поршня. Но какой бы амортизатор ни был установлен на автомобиле, главное требование к нему - он должен быть исправен. К сожалению, сограждане-автомобилисты (исключая тех, кто вообще не догадывается о присутствии подобного устройства в машине) на рекомендацию заменить амортизаторы нередко отмахиваются, "не ходовая часть, на скорость не влияет", и вот тут-то оказываются не правы. Влияет. И не только на скорость, расход топлива и все ходовые качества автомобиля, но даже на долговечность электронного оборудования и кузовных деталей. Вибрационные нагрузки полезны только желающим похудеть, а для металлов и радиодеталей вибрация - это очень плохо. И справиться с ней могут только исправные амортизаторы. (Сознательно игнорируем ситуации, когда неработоспособная подвеска приводит к аварии.) Приведенные выше рассуждения хорошо подкрепляются личными впечатлениями, полученными на полигоне при испытании двух одинаковых автомобилей, один из которых был оборудован наполовину "убитыми" амортизаторами, а второй - новенькими Sensatrac. Идея теста амортизаторов заключалась не в оценке конкретных изделий: даже опытный эксперт по управляемости без специальных приборов не в состоянии определить, укомплектована машина Sensatrac или моделями типа Gas-matic и Radial-matic. Основная задача заключалась в том, чтобы сравнить поведение исправного и неисправного автомобилей в разных дорожных условиях (да, именно так - не автомобиля с неисправными амортизаторами, а неисправного автомобиля).

Испытания ( тест амортизаторов ) проводились на замкнутой трассе, состоявшей из извилистой лесной дороги, брусчатки и прямого отрезка шоссе с частично разрушенным покрытием, вполне похожего на среднюю российскую дорогу. На тест была представлена одна из наиболее распространенных в Европе моделей - Ford Еscort. Обкатку заметно усложнил, но и сделал более интересной непрекращавшийся дождь, временами переходивший в настоящий ливень.

Сотрудники полигона порекомендовали начать с "50-процентной машины". За руль сел коллега, а я разместился на заднем сиденье. Уже на первых сотнях метров пути почувствовалось, что автомобиль заметно "гуляет" даже на прямой. Водитель этого или не заметил, или уповал на передний привод. И решительно увеличил скорость перед знаком "крутой поворот". Поворот оказался не просто крутым, а очень коварным - затяжным и с постоянно уменьшающимся радиусом. Результат...

К счастью, на полигоне везде одностороннее движение, обочина пологая и широкая, а столбики ограждения сделаны из пластмассы. Вид кустов и деревьев, летящих навстречу потерявшей управление машине, очень отрезвляет. Вернувшись на дорогу, продолжили путь, и в весьма умеренном темпе преодолели остаток извилистого участка.

Вторым этапом теста амортизаторов была булыжная мостовая. Не брусчатка, а именно булыжная, так называемая бельгийская, состоящая из крупных, далеко лежащих друг от друга валунов, скрепленных цементом. Передвижение по ней на значительной скорости вызывает очень неприятное раскачивание автомобиля во всех плоскостях и сожаление о том, что плотно позавтракал. Ко всеобщему облегчению "бельгийка" довольно скоро сменилась вполне гладким покрытием волнообразного профиля. На длинных спусках-подъемах все увеличивающейся крутизны машина вела себя вполне пристойно. Лишь прыгнув с последнего бугра, при приземлении чиркнула по асфальту чем-то металлическим - вероятно, глушителем, а торможение "в пол" было каким-то неравномерным, колеса то проскальзывали по покрытию, то вновь цеплялись за него. Впрочем, дорога была мокрой, и однозначно определить причину было сложно.

Второй заезд в качестве пассажира новых ощущений не принес. Предупрежденный заранее журналист, сидевший за рулем, благополучно покинул трассу на злосчастном повороте, виртуозно объехал оставшиеся столбики и продолжил путь, даже не вздрогнув.

Моя очередь управлять машиной наступила под самый конец. Приближаясь к "любимому" виражу, злорадно подумал: "Сейчас я покажу, как нужно проходить такие повороты". И тут же обнаружил, что автомобиль сносит с дороги. Нажатие на газ приводит к срыву колес, а направление движения не изменяется. Удержался на трассе, только развернув машину поперек дороги с помощью "ручника" и благодаря ясному представлению о кривизне коварного поворота. Дальше - все как у предшественников: неторопливое прохождение остатка пути и тщательное изучение дорожных знаков. На булыжниках возникло сильное биение руля, и было сложно точно попасть в нужную передачу. Прямой участок был пройден довольно спокойно, только при торможении опять появилась какая-то невнятность, а при "накачивании" педали - чтобы избежать блокировки, автомобиль долго и часто клевал носом.

Достоинства исправных амортизаторов удалось оценить, сознательно поставив машину в экстремальные условия на знакомом повороте. Резко нажимаю педаль акселератора, автомобиль быстро набирает скорость. Жду начала сноса. Половина поворота уже пройдена, и тут мокрый асфальт делает свое дело. Передние колеса срываются. Немного сбрасываю газ, корректирую рулем траекторию и снова давлю на педаль, уже на выходе на прямую. Удивительно, до чего легкая победа меняет восприятие. Оставшиеся повороты преодолеваю под визг резины, на грани фола. Брусчатка заставляет машину мелко вибрировать, но амплитуда колебаний невысока, и, хотя зубы стремятся выбить дробь, особенно неприятная качка отсутствует. В целом автомобиль с хорошими амортизаторами более жесткий, но если приходится выбирать между "валкостью" и "зубодробительностью", то мне кажется, что стиснуть челюсти все же предпочтительнее. Ровная дорога ничем особенным не запомнилась, машина идет хорошо, упруго, останавливается уверенно.

Вот только теперь, как ни странно, осознаешь разницу в характере обоих автомобилей. Когда "шестым чувством" определяешь поведение машины, автомобиль с "убитыми" амортизаторами создает впечатление лежащей на дороге перьевой подушки, в то время как другой - поджарый и собранный. Можно, конечно, привыкнуть к любому автомобилю и, согласовав с ним стиль вождения и смирившись с морской болезнью, преодолеть любой поворот, но при этом вождение не доставляет удовольствия, становится утомительным и, безусловно, более опасным.
 
Амортизаторы, какие лучше ? Газовые или гидравлические ?
Можно гидравлические, но лучше - газовые
Рынок амортизаторов разнообразен до бесконечности. Старые амортизаторы износились, но какие поставить взамен? Насколько целесообразно сразу заменять амортизаторы в новом автомобиле? Например, гидравлические на газовые. Попробуем разобраться, опираясь на советы специалистов.

Итак, люди знающие утверждают: если у вас новый "советский" автомобиль, особенно ВАЗовская "классика", есть смысл сразу заменить амортизаторы, ведь технические параметры отечественных отвечают требованиям двадцатилетней давности. Тем более, что гидравлические импортные стоят не так уж дорого.

Но можно остановить свой выбор и на газонаполненных амортизаторах. В чем их превосходство над обычными гидравлическими? Установив газовые, рядовой автолюбитель не воскликнет сразу: "Небо и земля!" Но они значительно повышают комфорт во всех режимах движения и... Предположим, на дороге споткнулся и упал пешеход. Вы тормозите на пределе и останавливаетесь в дух шагах от него. Будь на вашей машине обычная "гидравлика", пешеход в данном случае оказался бы где-нибудь между передними и задними колесами. Газовые же амортизаторы на несколько метров укорачивают тормозной путь.

Другая ситуация: на приличной скорости вы влетаете в большую лужу, машину слегка "уводит", но все заканчивается благополучно, и вы воздаете хвалу своему водительскому мастерству, хотя следует благодарить газовые амортизаторы - они на десяток-полтора процентов повышают скорость, с которой начинается аквапланирование. Так что многие водители даже не подозревают, что тот или иной дорожный стресс не превратился в несчастье, только благодаря газовым амортизаторам.

Если при покупке выбор пал на газовые амортизаторы, нужно правильно сориентироваться в разнообразии цен. Ведь подчас разница в стоимости Monroe и Sachs, предназначенными для одного и того же автомобиля, достигает 30%. Специалисты поясняют, что Monroe и Gabriel действительно стоят дешевле Sachs и Kayaba. Но последние две марки относятся к ряду, скажем так, элитных амортизаторов. Хотя все четыре фирмы поставляют свою продукцию прямо на конвейеры известных автопроизводителей. Титул "конвейерного поставщика" многого стоит, ведь тогда гарантом качества амортизаторов выступают такие имена, как Toyota, Mercedes Benz, Nissan.

Источник: http://autocry.narod.ru