Все знают, что амортизатор - это демпфирующий элемент в подвеске автомобиля. Из этого определения следует, что он должен гасить колебания кузова автомобиля, которые вызваны неровностью профиля дороги, а также инерционными силами. Но амортизаторов ох как много! Однотрубные, двухтрубные, гидравлические, газонаполненные...
О главном
Конструкций амортизаторов, вернее демпферов колебаний, в механике известно очень много. Однако в современной автомобильной промышленности получили широкое распространение только два из них - гидравлические и гидропневматические. Их работа основывается на двух основных свойствах жидкости - несжимаемости и вязкости. Как известно из физики, энергия не может взяться “ниоткуда” и деться “в никуда” (уж простите за вольную интерпретацию). Кинетическая энергия поглощаемых амортизатором колебаний преобразуется в тепло и посредством естественного теплообмена “уходит” в окружающую среду. Демпфирование осуществляется за счет гидравлического сопротивления жидкости при проходе через систему клапанов амортизатора.
О том, что называть основным предназначением амортизатора, можно долго спорить, ведь он в равной степени “в ответе” как за комфорт пассажиров, так и за безопасность движения. Он должен предотвращать отрыв колес от дороги, то есть обеспечивать хорошее сцепление. Получается, что от амортизаторов зависят даже динамические показатели автомобиля.
Амортизаторы часто обделены вниманием - ведь их “болезни” видны не сразу. Еще в далекие семидесятые исследования, проведенные Общегерманским автомобильным клубом, показали, что более чем на 30% проверенных автомобилей был неисправен хотя бы один амортизатор, а 3% имели три или даже все четыре негодных амортизатора. Из этого можно сделать два вывода: амортизаторы нуждаются во внимании и экономить при покупке новых амортизаторов не стоит.
...para bellum
Хочешь мира - готовься к войне. Хочешь ездить с исправной подвеской - следи за состоянием амортизаторов. Диагностика - вот что нужно амортизаторам. Лучше, когда ее проводят специалисты, ведь у них есть все необходимое оборудование. Специалисты рекомендуют проходить диагностику не реже чем через каждые 20 тыс. км пробега. О неудовлетворительном состоянии амортизаторов можно “догадаться” по ухудшению эксплуатационных характеристик автомобиля, а также по неравномерному (пятнами) износу шин. Течь амортизатора, выявленная при осмотре, не дает никаких вариантов - только выкинуть. Вмятины на корпусе могут частично или полностью заблокировать перемещение поршня - вывод тот же. Ржавчина на штоке - пора бить тревогу. В этом случае велика вероятность разрушения деталей уплотнения и последующей утечки жидкости. Если следы коррозии или трещины обнаружены на элементах крепления амортизатора к кузову, то становится возможным разрушение этих деталей прямо “на ходу”.
А теперь пришло время развеять один распространенный в нашей стране миф. Метод раскачки кузова при проверке работоспособности амортизаторов не всегда дает верные результаты. Дело в том, что шарниры подвески автомобиля после длительной эксплуатации приобретают высокое внутреннее трение. При проверке такого автомобиля энергия ваших воздействий, даже при неисправном амортизаторе, может поглотиться шарнирами подвески и ваши выводы окажутся неверными. Есть и противоположный вариант - шарниры вашего автомобиля обладают низким внутренним трением, а амортизаторы имеют прогрессивную характеристику. В этом случае, из-за малых скоростей колебаний, демпфирование будет минимальным и кузов будет раскачиваться даже при исправных амортизаторах...
Двухтрубный
Двухтрубный гидравлический амортизатор состоит из двух соосных цилиндров (“труб”). Полость между этими цилиндрами называют компенсационной. Внутри внутреннего цилиндра ходит поршень, в корпусе которого имеются клапаны сжатия и отбоя. При ходе сжатия подвески поршень перемещается вниз и часть жидкости через перепускной клапан перетекает из подпоршневой в надпоршневую полость, а объем жидкости, вытесненный вошедшим штоком, перетекает через клапан сжатия (в донышке цилиндра) в компенсационную полость. Сила сопротивления сжатию создается в основном клапаном сжатия.
При ходе отбоя, когда поршень движется вверх, в подпоршневой полости создается разрежение. Клапан отбоя открывается и “впускает” жидкость под поршень. Усилие сопротивления отбою в большей степени задается клапаном отбоя.
Область применения двухтрубных амортизаторов велика - конструкционных ограничений практически нет. Их ставят на любые типы подвесок, правда, у двухтрубных стоек McPherson требуется толстый шток, ведь на его “плечах” будут лежать все нагрузки.
Все бы хорошо, но есть у “двухтрубников” один существенный недостаток: амортизаторная жидкость в них легко вспенивается. Это ведет к неравномерной рабочей характеристике амортизатора. Тем не менее простота конструкции и сборки продержит двухтрубные амортизаторы на рынке еще много лет. Сейчас их изготовлением занимаются даже самые именитые производители - Bilstein, Boge, Sachs, Koni и другие.
Однотрубный газонаполненный
Здесь, как следует из названия, цилиндр один. Основное отличие состоит в том, что компенсационная полость в данной конструкции отсутствует. Да и поршня два. Второй поршень называется разделительным. Он отделяет жидкость от газа. Газ нужен для компенсации объема штока. Клапаны отбоя и сжатия у однотрубных амортизаторов расположены в поршне. Работает такая конструкция очень просто. Поршень вниз - газ сжимается, вверх - расширяется. В качестве газа используют нейтральный азот под давлением 20 - 30 бар. Кстати, газовый “подпор” исключает кавитацию и вспенивание амортизаторной жидкости, что делает амортизатор более стабильным в работе - это обеспечивает более надежный контакт с дорогой, а значит, и лучшие динамические качества автомобиля. Из-за наличия лишь одного цилиндра однотрубные амортизаторы лучше охлаждаются. Еще одним аргументом “за” является малый вес - при установке на автомобиль это позволяет снизить неподрессоренные массы, что равнозначно повышению комфорта. Однотрубные амортизаторы можно хранить в любом положении - он всегда будет готов к работе, в то время как двухтрубный после хранения в горизонтальном положении нуждается в прокачке. Однако самым главным преимуществом остается повышенная чувствительность. Дело в том, что площадь поршня у однотрубных амортизаторов больше, чем у схожих по габаритам двухтрубных, - это значит, что они могут демпфировать малые и медленные колебания.
Немного другим строением отличаются однотрубные амортизаторы, применяемые в стойках типа McPherson. Здесь амортизатор играет роль не только демпфера, но и направляющего элемента подвески. Такой амортизатор воспринимает не только осевые нагрузки, но и ряд других сил и моментов. Поэтому в конструкции этих амортизаторов используют штоки увеличенного диаметра (около 20 мм). Правда, в этом случае возникают “компоновочные проблемы” - объем компенсационной газовой полости увеличивается настолько, что не умещается в габаритах стойки. Приходится менять компоновку: газовую камеру - наверх, а подвижным элементом сделать не шток, а сам рабочий цилиндр амортизатора. Его “сажают” на подшипники скольжения и вставляют в корпус стойки. Шток в данной конструкции является неподвижным элементом.
В истории было много вариаций на тему однотрубных амортизаторов. Конструкции эти не отличались принципиально, просто у них была разная компоновка. Например, немецкая фирма Bilstein в свое время разработала и выпускала амортизаторы так называемого “рюкзачного типа”. Суть конструкции проста: газовая компенсационная камера представляла собой отдельный “баллончик”, соединенный с цилиндром амортизатора резиновым шлангом высокого давления. Компактно и удобно... В 70-е годы такие амортизаторы использовали для мотоциклов, а сейчас их ставят на гоночные автомобили. Объем газа в камере можно регулировать, меняя тем самым силу дополнительного сопротивления (от сжатия газа). Что касается характеристик на отбое и сжатии, то их тоже можно регулировать. Еще в 1982 году фирмой Monroe был выпущен амортизатор с тремя клапанами. Это позволяло получить различные постоянные дроссели на ходе сжатия и отбоя и давало возможность установить любую желаемую характеристику сопротивления.
На фото слева- две амортизационные стойки передней подвески McPherson. Слева - однотрубный Bilsten Sport, справа - двухтрубный Bilsten Original.
На фото справа - гоночный амортизатор Bilsten c отдельным газовым резервуаром.
Схемы, показанные выше, демонстрируют лишь принцип работы амортизаторов. "Настоящие" же амортизаторы устроены намного сложнее...
А - двухтрубный, В - двухтрубный для стоек McPherson, С - однотрубный.
Обозначения:
1. Шток
2. Поршень
3. Направляющая штока
4. Уплотнитель
5. Рабочий циллиндр
6. Резервуар
7. Донные клапаны
8. Перепускной клапан
9. Пружина
10. регулирующая гайка
11. Регулятор
12. Ползун
13. Сборка верхних клапанов
14. Сборка нижних клапанов
15. Плавающий поршень
16. Защитный кожух
17. Регулирующий стержень
18. Крышка
19. Обратный клапан
20. Обратный клапан
21. Клапаны
22. Клапаны
А,В,С,D... - отверстия
Андрей Белов
"Семь Верст", № 10, 2002г.
