Багато водіїв гадають, що амортизатори - лише засіб забезпечення комфорту: у відповідях на питання, які елементи конструкції автомобіля впливають на безпеку руху, більшість звичайно перераховують гальма, шини, рульове керування, ремені й подушки безпеки, нарешті, світло. А про амортизатори не згадують. Але ж функції цього елемента підвіски безпосередньо пов'язані із забезпеченням контакту колеса з дорогою, тобто з керованістю автомобіля й безпекою руху.У будь-якій підвісці є пружні елементи, призначення яких - зм'якшувати поштовхи й удари, щоб вони не передавалися на кузов. Це можуть бути ресори, торсійні, пневматичні, гідропневматичні або гумові подушки, але найчастіше це кручені пружини. У ранніх конструкціях автомобілів пружними елементами підвіски звичайно служили листові ресори, коливання яких досить швидко гасилися за рахунок значного тертя між аркушами. Після другої світової війни одержала широке поширення пружинна підвіска, у якій внутрішнього тертя майже немає.
При наїзді на горбок колесо автомобіля підкидає й пружина стискується, поглинаючи енергію поштовху. Потім вона розпрямляється - в підвісці починається коливальний процес, який згасне, коли буде витрачена накопичена пружиною енергія. Тверда пружина стискується менше, відповідно менше поглинає енергії, але краще передає поштовхи на кузов, знижуючи комфортабельність автомобіля. Чим м'якіше пружина, тим сильніше вона стискується й тем більше поглинає енергії. Якщо не приймати спеціальних заходів, накопичена енергія буде витрачатися повільно - тільки на подолання внутрішнього тертя в пружині й підвісці. За цей час автомобіль встигне наїхати на незліченну кількість інших горбків і ямок; зрозуміло, що виникаючі коливання так і не загаснуть і колесо буде безладно підстрибувати, раз у раз втрачаючи контакт із дорогою. От і довелося для гасіння коливань уводити спеціальні елементи ходової частини - амортизатори.
Якщо основне завдання пружини - поглинати енергію поштовхів, то завдання амортизатора - цю енергію розсіювати. Фрикційні й пружинні амортизатори на сучасних легкових автомобілях повністю витиснуті гідравлічними.
Найпоширеніша конструкція гідравлічного амортизатора (на мал. перший ліворуч) являє собою два заповнених маслом співвісних циліндра, які з’єднуються через систему клапанів. У внутрішньому робочому циліндрі перебуває поршень, також обладнаний клапанами. При роботі підвіски він переміщається, переборюючи опір масла. Відповідні клапани, відкриваючись і закриваючись, дозволяють маслу перетікати із простору над поршнем під нього й у зовнішній циліндр - резервуар. Накопичена пружиною енергія розсіюється, перетворюючись у теплову, яка витрачається на нагрівання масла. Параметри клапанів амортизатора підібрані таким чином, щоб одержати потрібні характеристики демпфірування при ході стиску й ході віддачі. В'язкість масла, що заливається в амортизатор, повинна забезпечувати його працездатність у широкому діапазоні температур. Якщо поршень амортизатора переміщується в циліндрі з високою швидкістю, масло може спінитися, при цьому зміниться пропускна здатність клапанів і характеристики амортизатора. Цей ефект можна значно зменшити, якщо в амортизатор під тиском увести газ. Одна з конструкцій газонаповненого амортизатора представлена на малюнку в центрі. Тут немає циліндра-резервуара, а частина робочого циліндра заповнена азотом під високим (25 бар) тиском. Від масла азот відділений плаваючим поршнем. Працює ця конструкція так само, як попередня, роль зовнішнього циліндра амортизатора виконує азот, що стискується, компенсуючи обсяг витиснутого масла. Тиск газу не тільки запобігає вспінення масла, але й зменшує час реакції амортизатора.
Існують, втім, одноциліндрові газові амортизатори без плаваючого поршня, де маслу дозволено вспінюватися, а характеристики клапанів підібрані для роботи з емульсією. Така конструкція коротше, крім того, їй не властиве явище, що іноді спостерігається у звичайних амортизаторах високого тиску - при порушенні герметичності плаваючого поршня масло видавлює шток нагору й він може погнутися. Ще одна перевага цього типу амортизаторів - при підвищенні температури масла властивості, що демпфірують, погіршуються в меншому ступені, чим у традиційних амортизаторів. Звичайно, коли автомобіль коштує, емульсія розшаровується, і відразу після початку руху амортизатор працює не зовсім нормально, але його працездатність відновлюється дуже швидко.
Інший різновид газонаповненого (газового) амортизатора (на мал. праворуч) по конструкції майже не відрізняється від пристрою, представленого на малюнку ліворуч, але тут верхня частина циліндра-резервуара заповнена азотом під низьким (5 бар) тиском. Ця конструкція має міцність і надійність гідравлічного амортизатора з перевагами газонаповненого й добре підходить для підвіски MacPherson.
Деякі види амортизаторів, крім своїх прямих обов'язків, можуть виконувати й додаткові, наприклад, вирівнювати кузов перевантаженого автомобіля. Для цього в їхній верхній частині встановлюють гнучкий поліуретановий елемент із прогресивною характеристикою, по-істоті, пружину. На ненавантаженому автомобілі він лише стосується корпуса амортизатора і не впливає на його роботу, а під навантаженням стискується, запобігаючи провисанню кузова. У більш складних конструкціях цей елемент пневматичний, а на корпусі амортизатора встановлений штуцер, через який можна накачувати повітря, щоб вирівняти кузов. Зробити це можна в гаражі перед поїздкою або в дорозі, якщо є бортовий компресор.
Переміщення підвіски й кузова автомобіля, викликані нерівностями дороги, мають найрізноманітніший характер, від одиничних поштовхів до повторюваних коливань. І від амортизаторів потрібні різні, часом взаємовиключні характеристики. Наприклад, на хвилеподібному покритті можуть виникати резонансні коливання підресорених мас автомобіля - від амортизаторів потрібне максимальне демпфірування, щоб зберегти контакт коліс із дорогою. При однократних різких поштовхах демпфірування повинне бути мінімальним, тоді удар буде менше передаватися на кузов. Цим суперечливим вимогам задовольняють регульовані амортизатори, що демпфірують характеристики яких можна змінювати залежно від дорожніх умов. Керування твердістю амортизатора здійснюється за рахунок зміни тиску газу або параметрів пропускних клапанів. У простих варіантах це можна зробити з водійського місця перемикачем, що має кілька положень. Більш складні підвіски оснащується набором датчиків прискорень, а керування бере на себе комп'ютер. Така підвіска, що називається адаптивної, здатна миттєво пристосовуватися до змін дорожніх умов, але розгляд подібних конструкцій виходить за рамки цієї статті, крім того, адаптивні підвіски для масових автомобілів поки занадто дорогі.
Пружини втрачають пружність і поступово просідають. При цьому знижується резонансна частота коливань кузова (от чому стало заколисувати дружину :), зменшується дорожній просвіт, порушуються кути установки коліс, навантаження стає асиметричною. Навіть якщо амортизатори перебувають в ідеальному стані, просідання пружин це не компенсує, та й самі амортизатори будуть працювати ненормально.
Самі ж амортизатори зношуються, у першу чергу, за рахунок порушення герметичності клапанів і ущільнень, при цьому чималу роль грає стан поверхні штока. А чим зношений амортизатор, тим гірше зчеплення коліс із дорогою. Наслідки очевидні - погіршення керованості, збільшення гальмового шляху, підвищений зношування практично всіх вузлів трансмісії й підвіски, плямисте зношування шин, дискомфорт і підвищена стомлюваність водія й пасажирів. Однак зниження властивостей, що демпфірують, амортизаторів відбувається поступово, і водій до нього звикає, пристосовуючи манеру водіння до ступеня зношування. Часто навіть очевидне погіршення зчеплення коліс із дорогою списується на все, що завгодно, але тільки не на амортизатори. Звичайно, коли справа доходить до ударів об обмежувачі, ігнорувати їх важко, але це трапляється, коли амортизатори вже вийшли з ладу.
Ресурс амортизаторів не занадто великий, ведучі західні виробники рекомендують перевіряти їх не рідше, ніж через кожні 20 тисяч кілометрів. Правда, для цього потрібний спеціальний стенд, який є не на всякій станції техобслуговування - навіть фірмової. На око - це не перевірка. Але все-таки пам’ятайте, що при справному амортизаторі через 2 цикли коливань підвіски на власній резонансній частоті амплітуда відхилення колеса повинна знижуватися в 5 разів. Якщо й це здається занадто складним, качніть кожний кут машини по вертикалі. Якщо кузов зробить не більше одного коливання, про справність амортизаторів це ще не говорить. Але якщо коливань трохи - амортизатори давно настав час міняти.
Міняти найкраще на рідні. Але тут є одна тонкість. Деякі автовиробники для заміни рекомендують інші моделі амортизаторів у порівнянні з первісними - ураховуються зміни характеристик пружин. Випускають амортизатори не так багато спеціалізованих фірм, є каталоги взаємозамінності, по яких можна підібрати підходящий виріб іншого виробника. У власників старих машин часто виникає природне бажання заощадити - пристосувати амортизатори від іншого, наприклад, вітчизняного автомобіля. Іноді амортизатори підходять по розмірам, або можна що-небудь у них надставити або відрізати. Робити це категорично не радимо - навіть якщо розміри амортизатора вдасться підігнати, що демпфірують характеристики напевно не зійдеться. А це веде до погіршення керованості та зниженню рівня безпеки. Шановні водії, пам’ятайте, - життя дорожче !
Автор: Михайло Васильєв
Переклад: Андрій Юн
Немає коментарів:
Дописати коментар