(044) 383-65-52 (098) 174-36-16

Амортизаторы: конструкция, выбор и диагностика

Задачи амортизаторов

Подход к назначению амортизатора до некоторой степени отражен в названии, которое ему дается в различных инженерных подходах. Так, немецкие конструкторы называют амортизатор “демпфер” - “гаситель колебаний”, а английские инженеры дали ему название  Shock-absorber — “поглотитель ударов”. 

Первоначально в транспортных конструкциях рессоры совмещали в себе и “поглотитель ударов” (современную пружину), и “поглотитель колебаний” (амортизатор). В современном автомобилестроении применяются демпферы - телескопические цилиндрические амортизаторы, предназначенные гасить колебания и преобразовывать энергию, которая образуется при поглощении удара колесом, пружиной и кузовом. Важным свойством демпфера является уменьшение силы и амплитуды колебаний той колебательной системы, к которой он подключён. Принцип действия демпфера заключается в необратимом переводе полученной им энергии в тепло. Например, масло в амортизаторе предотвращает его паразитные колебания после проезда колесом препятствия. Масло при этом нагревается.

В каждой автомобильной подвеске, призванной избежать разрушительных в прямом и переносном смысле резонансных колебаний, имеются упругие элементы, назначение которых — смягчать толчки и удары, чтобы они не передавались на кузов. Чаще всего это витые пружины. При толчке колесо повисает в воздухе, а пружины стремятся вернуть его на землю, но, ударившись о покрытие, оно отскакивает назад. Пружина снова сжимается, и накапливает энергию. Если не принять специальных мер, запасенная энергия будет расходоваться медленно, возникшие колебания не затухнут и колесо будет подпрыгивать, то и дело теряя контакт с дорогой. Поэтому в конструкции подвески устанавливают устройство для быстрого гашения колебаний — амортизатор. Итак, если основная задача пружины — поглощать энергию толчков, то задача амортизатора — гасить колебания кузова и подвески, преобразовывая энергию в тепло.  Характеристики 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.  

 

С развитием технологий были созданы такие конструкции амортизаторов, которые  позволяют регулировать такие характеристики движения автомобиля, как:

 

  • Плавность хода: насколько кузов и находящиеся в нем люди изолированы от толчков и раскачки на неровностях.
  • Управляемость: как автомобиль выполняет маневр (скорость реакции, точность, крены, поперечная раскачка кузова). 
  • Устойчивость: нет ли на неровностях дороги (как на прямой, так и в повороте) самопроизвольного отклонения машины от заданной траектории движения.

 

Амортизатор представляет собой закрытый цилиндр с поршнем, в котором установлены клапан отдачи и клапан сжатия. Различная настройка работы этих клапанов позволяет усиливать или снижать ту или иную характеристику движения. 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.

 

Конструкции амортизаторов

Амортизаторы принято конструктивно делить на гидравлические, газо-гидравлические высокого давления и газо-гидравлические низкого давления.

«Газо-гидравлические - высокого давления» однотрубные имеют точное гашение колебаний, мгновенное реагирование и улучшенную стабильность, за счет газового подпора (25 бар.), отделенным дополнительным плавающим поршнем от масла. Постоянное давление, оказываемое газом на масло, обеспечивает бесшумную работу клапанов и исключает возможность кавитации и вспенивания. Из-за конструктивных особенностей применяются в подвеске «МакФерсон« обратного типа. Амортизаторы имеют меньшую массу и больше используются в спорте, на внедорожниках и тяжелых автомобилях. "Жесткий" амортизатор передает большую нагрузку на кузов, поэтому он также должен быть рассчитан на использование амортизатора такого типа. «Гидравлические» двухтрубные - более комфортные и надёжными, но при частой эксплуатации в определённых режимах - например, при высоких скоростях, масло может вспенится, при этом пропускная способность клапанов понизится, что резко изменяет характеристики демпфирования. Компенсационный объём заполнен воздухом атмосферного давления. 

«Газо-гидравлические - низкого давления» двухтрубные имеют те же достоинства, что и однотрубные, но при этом они тяжелее и более инертны, чем однотрубные, поэтому не всегда пользуются спросом в спорте. Компенсационный объём заполнен газом низкого давления (2,5-5 бар.) и применяются в подвеске «МакФерсон» в обычном (не перевернутом) положении.

 

Исправные и неисправные амортизаторы

При ударе о препятствие колесо автомобиля зависает в воздухе. В этом состоянии автомобиль теряет управление - он не может ни тормозить, ни поворачивать. Пружина стремится вернуть его на землю, но оно отскакивает снова. При исправных амортизаторах колесо совершает только один “полноценный” прыжок, после которого 80% энергии поглощает амортизатор. Поэтому амортизаторы являются ведущим элементом активной безопасности и должны быть исправными. 

 

Чем более неисправен амортизатор, тем больше времени автомобиль проводит в воздухе, а колеса вращаются со страшной скоростью без торможения. Это увеличивает тормозной путь, особенно, если автомобиль нагружен. Снижается скорость безопасного прохождения поворотов и порог начала аквапланирования, происходит интенсивный износ шин, узлов ходовой части, ухудшается освещение дороги и происходит ослепление встречных водителей. Износ амортизаторов происходит постепенно, а при умеренной езде -практически незаметно.  Водитель автоматически приспосабливается к ежедневным едва заметным изменениям в поведении автомобиля. В критической ситуации это может иметь тяжелые последствия, так как автомобиль поведет себя непредсказуемо, и велик риск не справиться с управлением.  

Особенно влияют неисправные амортизаторы на работу электронных систем торможения - АБС, ПБС и Traction Control. Их датчики настроены на отслеживание работы колес, соприкасающихся с землей, а при вращении колеса в воздухе системы дают неверны указания управляющим механизмам.  

К сожалению, большинство водителей обращают внимание на работу амортизаторов при серьезном ухудшении комфорта и контроля - тогда, когда амортизатор уже, скорее всего, слишком изношен или неисправен. В случае, если значительно снижается комфортность поездки, машину трясет, вибрация становится неравномерной и часто сопровождается стуками, следует немедленно провести диагностику амортизаторов.

  

Диагностика амортизаторов 

Диагностика амортизаторов должна проводиться систематически. Даже если после прохождения ТО амортизаторы не вызвали нареканий, постоянный контроль за качеством хода автомобиля обязателен. Изменения в характере реагирования на разные режимы езды раньше всего покажут вероятность износа или повреждения амортизатора. 

Существует различные способы диагностики состояния амортизаторов автомобиля. Из них выделяют четыре основных  - от визуального осмотра до компьютерной диагностики. Стоит отметить, что первые три способа, о которых речь пойдет ниже, позволяют определить исправность, но не работоспособность амортизатора. Работоспособность - то есть соответствие амортизатора техническим характеристикам, заложенным производителем, и его способность выполнять свои функции,  - можно проверить только при помощи компьютерной диагностики.

 

1. Визуальный осмотр

Данный тест на исправность амортизаторов - один из самых достоверных, дешевых и оперативных. Для того, чтобы при визуальном осмотре сделать вывод о состоянии амортизатора, необходимо знать, как выглядит рабочий исправный амортизатор. На амортизаторе может быть заметен масляный "туман", но не должно быть подтеков. Подтеки масла свидетельствуют о потере герметичности и о том, что амортизатор уже изношен.. Если при проверке у Вас возникли сомнения, протрите амортизатор насухо и осмотрите его через несколько дней работы.

Обратите внимание на буфер отбоя и пыльник. Масло, попавшее на их поверхность, не только говорит о проблемах амортизатора, но и приводит к их очень быстрому разрушению. 

О многом может сказать и состояние шин. Если на их поверхности, особенно по боковой кромке, наблюдаются неравномерные пятна износа, это явный знак неисправности амортизаторов. Можно также наблюдать за поведением колеса при движении из другого автомобиля. Здесь не нужно быть экспертом, чтобы заметить, если оно "скачет" ,  что говорит о неисправности амортизатора.

Еще одним визуальным тестом является осмотр штока. Для того, чтобы произвести осмотр штока, амортизатор необходимо снять. Однако состояние штока наглядно покажет наличие повреждений и сбоев в работе амортизатора. Если на полированной поверхности обнаружились следы от зажимов или пятна ржавчины - амортизатор подлежит замене. Другим печальным сигналом может быть износ хромового покрытия в виде пятна с одной стороны. Это следствие неправильной затяжки при установке, приведшей к несоосности цилиндра и штока. Результатом также будет потеря герметичности и выход амортизатора из строя.

 

2. "Покачивание"

Самый известный и самый критикуемый тест, появившийся еще до создания современной конструкции амортизатора. Поэтому, раскачав автомобиль за угол и отпустив его в нижней точке, можно выявить только заведомо неисправный амортизатор. С ним автомобиль будет продолжать колебания. Однако, если он встал "как вкопанный", это может означать заклинивший амортизатор. Специалисты считают этот тест больше подходящим для самоуспокоения и рекомендуют постоянно мониторить рабочие свойства автомобиля при движении.

 

3. Оценка управляемости автомобиля в движении

Несмотря на то, что комфорт в автомобиле при его движении  - понятие более субъективное, чем устойчивость и управляемость, некоторые сигналы неисправности амортизаторов все же можно выделить. Так, на скоростях начиная с 80 километров в час автомобиль начинает “рыскать”, особенно при встрече с мелкими неровностями дороги. Снижается курсовая устойчивость, начинается продольная и поперечная раскачка, которая имеет продолжительный незатухающий характер. При движении по неровностям автомобиль показывает замедленную реакцию на руль. 

Водитель постепенно привыкает к отклонениям в управляемости автомобиля и на первых порах подстраивается под них. Поэтому, при первых подозрениях на проблемы с управляемостью и устойчивостью следует покачать автомобиль за углы, осмотреть амортизаторы и, либо немедленно менять их на новые (при наличие течи масла), либо отправляться на специализированный пункт инструментального контроля.

 

4. Инструментальный контроль (стендовая диагностика)

Различают вибрационные стенды и проверку демпфирующего усилия на испытательных стендах. В первом случае Вам необходимо заехать на автомобиле на площадку исполнительного механизма стенда и за несколько минут на нем будет получена диаграмма осевых колебаний. Сравнивая ее со специфичными граничными характеристиками для данного автомобиля, специалисты станции могут практически безошибочно оценить состояние амортизаторов.

Проверка демпфирующего усилия требует разборки подвески и снятия амортизатора. Такая диагностика позволяет получить максимально точную информацию, но сама по себе дорога и сложна.

 

От чего умирают амортизаторы

В амортизаторе могут быть две поломки - могут выйти из строя клапаны и нарушиться герметичность сальника штока.

Клапаны выходят из строя достаточно редко, и причиной их неисправности чаще всего являются следствием неблагоприятных режимов работы, а вот нарушение герметичности сальника штока - явление частое и имеющее множество причин. 

Сам по себе, сальник амортизатора представляет собой достаточно нетривиальное конструкторское решение. Его шток проходит через масляную ванну изнутри наружу сотни тысяч раз, часто со значительными ускорениями, нагреваясь (и расширяясь), вместе с нагревающимся при работе маслом. Еще сложнее конструкция у однотрубных систем, ведь там все усугубляет давление газа, которое равномерно распространяется и на масло и выталкивая его наружу.

После того, как конструкторская задача решена, на первое место выходит качество изготовления и качество материалов. На кочесвто изготовления влияют такие параметры, как стабильность производства, единые стандарты качества, наличие систем контроля качества, а также установленных технических условий, которым должен соответствовать амортизатор - допусков, посадок и отклонений, которые закладываются в каждый амортизатор. Именно они обуславливают разничцу между амортизаторами -  одни служат дольше чем автомобиль, а другие нужно проверять каждые 20 тысяч километров. 

Во время работы на штоке амортизатора "собираются" различные загрязнения -  взвешенная в воздухе пыль и иные механически и химически агрессивные вещества типа соляного раствора, которым поливают зимой наши дороги. В небольших кодичствах они попадают на шток даже через неповрежденные защитный кожух, или пыльник. Если же кожух поврежден или частично разрушен, пыль и грязь, попадая на шток, как наждаком срезают поверхность сальника и масло начинает просачиваться наружу.

Полированная поверхность штока рассчитана на многолетнюю эксплуатацию. Многие производители изготавливают его из высокопрочных износостойких материалов. Если на штоке появилась ржавчина, вы имеете дело либо со слишком агрессивной средой (загрязнением), либо с амортизатором плохого качества. Раковинки ржавчины вызывают еще более интенсивный износ сальника. 

Нередки случаи, когда шток поврежден мастером по установке, если в работе использовались пассатижи, струбцины или иные металлические захваты. Царапины на полированной поверхности очень скоро приведут к разрушению сальника. Для избежания же неравномерного износа поверхности штока затягивать амортизатор до упора нужно,  только когда автомобиль стоит на колесах с нормальной нагрузкой. Именно поэтому гарантия производителя распространяется только на амортизаторы, установленные в сертифицированных производителем центрах с учетом всех рекомендаций,

Простая регулярная проверка целости и сохранности пыльника и правильная первоначальная установка амортизатора смогут значительно продлить его жизнь. Труднее избежать неблагоприятных режимов работы, изнашивающих внутренние клапаны. К таким относятся предельно высокие и низкие температуры и длительная езда на невысокой скорости с большими амплитудами перемещения штока. Действительно, зиму, лето и дачные участки с "бетонками" не отменишь, но вот буфер отбоя нужно проверять регулярно. Он размягчается он попадающего на него масла и при его разрушении подвеску может "пробить".

 

Выбор амортизаторов

Несколько общих рекомендаций: Название «спортивные амортизаторы» говорит само за себя, их лучше устанавливать на спорткары. Для комфорта и плавности езды намного лучше подойдут двухтрубные амортизаторы, которые на 100 % справляются со своей задачей для большинства автомобилистов и условий езды. Если необходимо  ездить на больших скоростях вне города, к примеру, на каком-либо треке, то лучше всего подойдут регулируемые амортизаторы. Гидравлические амортизаторы будут лучшим выбором, если такие и раньше были установлены на автомобиль.  Укороченные амортизаторы хороши для низкой или заниженной подвески автомобиля. Амортизаторы с подкачкой лучше установить на заднюю ось, для регулировки характеристик эксплуатации при большой загруженности машины. Газовые амортизаторы лучше брать для внедорожников, если при этом нет приоритетности в комфорте езды. В случае, когда Вы ездите редко и аккуратно, к примеру, только периодически выезжаете на своем авто на дачу, куда необходимо добраться по грунтовой дороге, то можете смело брать газомасляные амортизаторы. Масляные амортизаторы подойдут для таких же спокойных поездок, но в пределах города. 

Второй аспект-  выбор производителя. 

Для амортизаторов, как и для всех расходных материалов, справедливо следующее правило - чем более раскручена марка, тем больше подделок. Покупайте у проверенных продавцов!

Точно также, как и производители фильтров и сцеплений,производители амортизаторов делятся на поставщиков конвейеров и тех, кто ориентируется на розницу. Наиболее общая рекомендация - предпочтение при замене стоит отдавать "родным" амортизаторам,  то есть устанавливать продукцию того поставщика, которым машина была укомплектована на конвейере. 

На  рынке сегодня представлены все основные производители. Их условно можно разбить на три группы, начиная с самых дорогих, но гарантированно надежных, и заканчивая массовыми и доступными моделями:

  1. Koni, Bilstein. 
  2. Boge, Sachs, KYB, Monroe 
  3. Delco, QH, Rancho, Gabriel, AL-KO  

При установке нельзя перетягивать резиновые втулки крепления, а окончательную затяжку следует производить на стоящем на колесах автомобиле с тем, чтобы обеспечить со-осность элементов амортизатора.

Выбирая амортизаторы. необходимо учитывать ось, на которой они будут находиться. Существуют передние и задние амортизаторы, так как в различных ситуациях сцепление с дорогой у колес этих двух осей разное. И конечно же стоит помнить, что  амортизаторы, должны меняться парно: нельзя поменять агрегат только на одном колесе, а про второе забыть. Также, если Вы решили заменить, к примеру, задние амортизаторы с газомасляныех на масляные, то необходимо производить замену и на передних, так как рабочие характеристики этих амортизаторов разные.

 

Последнее замечания 

Не меняйте амортизаторы самостоятельно, доверьте это специалистам СТО. Самый лучший вариант - оригинальное СТО марки вашего автомобиля, или сертифицированный производителем амортизаторов сервисный центр. Большинство известных мировых производителей включают это в условия предоставления гарантии на свою продукцию.

Даже если вы считаете, что обладаете достаточным опытом и необходимыми инструментами, не стоит экспериментировать. Для сжатия и фиксации пружины подвески при ее демонтаже может требоваться специальный съемник.  При неумелом обращении, пружина может в буквальном смысле слова "выстрелить", последствия чего разрушительны и даже убийственны

Амортизаторы принято конструктивно делить на гидравлические, газо-гидравлические высокого давления и газо-гидравлические низкого давления

«Гидравлические» двухтрубные - более комфортные и надёжными, но при частой эксплуатации в определённых режимах - например, при высоких скоростях, масло может вспенится, при этом пропускная способность клапанов понизится, что резко изменяет характеристики демпфирования. Компенсационный объём заполнен воздухом атмосферного давления

«Газо-гидравлические - высокого давления» однотрубные имеют точное гашение колебаний, мгновенное реагирование и улучшенную стабильность, за счет газового подпора (25 бар.), отделенным дополнительным плавающим поршнем от масла. Постоянное давление, оказываемое газом на масло, обеспечивает бесшумную работу клапанов и исключает возможность кавитации и вспенивания. Из-за конструктивных особенностей применяются в подвеске «МакФерсон« обратного типа. Амортизаторы имеют меньшую массу и больше используются в спорте, на внедорожниках и тяжелых автомобилях. "Жесткий" амортизатор передает большую нагрузку на кузов, поэтому он также должен быть рассчитан на использование амортизатора такого типа                   

«Газо-гидравлические - низкого давления» двухтрубные имеют те же достоинства, что и однотрубные, но при этом они тяжелее и более инертны, чем однотрубные, поэтому не всегда пользуются спросом в спорте. Компенсационный объём заполнен газом низкого давления (2,5-5 бар.) и применяются в подвеске «МакФерсон» в обычном (не перевернутом) положении.

 

К списку статей