АМОРТИЗАТОР - ЭЛЕМЕНТ БЕЗОПАСНОСТИ И КОМФОРТА
Кандидат технических наук Д. ЗЫКОВ.
С плохими или неисправными амортизаторами езда на автомобиле становится не только некомфортной, но даже опасной. Машина плохо управляется, ухудшается сцепление колес с дорогой, снижается эффективность действия тормозов. Попробуем разобраться, почему это происходит.
Многие автолюбители путают амортизатор с упругими элементами подвески - пружинами. Подвески соединяют раму или кузов машины с мостами или напрямую с колесами. Пружины подвески (чаще всего они бывают витые спиральные или листовые - рессоры, реже встречаются торсионы - закручивающиеся под нагрузкой упругие стержни) смягчают толчки и жесткие удары колес о камни, выбоины или другие неровности дороги. В результате сила удара, воспринимаемая кузовом, уменьшается - удар как бы растягивается во времени. Однако всякие пружины, в том числе и упругие элементы подвески, имеют скверное свойство - закрепленный на них кузов автомобиля может раскачиваться, причем не только на неровностях дороги, но и просто на поворотах. Для того чтобы гасить колебания кузова, возникающие при работе подвески, как раз и нужны амортизаторы. Без них на любые неровности дороги машина будет отвечать долгим раскачиванием и большим креном.
Гидравлические амортизаторы
На все отечественные легковые автомобили устанавливают гидравлические (масляные) амортизаторы. Их конструкция оказалась наиболее удачной и универсальной по сравнению с существовавшими ранее фрикционными и ленточными амортизаторами.
Современный гидравлический амортизатор - это механизм двустороннего действия. Он гасит колебания подвески как при сжатии пружины, так и при ее расслаблении - отдаче. Достигается это за счет сопротивления, которое встречает жидкость, перетекая из одной полости амортизатора в другую. В трубчатом корпусе гидравлического амортизатора располагаются три основные детали: рабочий цилиндр, шток с поршнем и направляющая втулка. Корпус соединяется с элементами подвески, а шток - с кузовом. В днище цилиндра, целиком заполненного жидкостью, и в поршне есть отверстия с клапанами, которые поджимаются пружинами разной жесткости.
При ходе поршня вниз (процесс сжатия) амортизаторная жидкость перетекает через клапаны из нижней полости цилиндра в верхнюю, а при ходе вверх - наоборот. Излишек жидкости, которая вытесняется штоком, попадает через специальное отверстие клапана в компенсационную камеру. Обычно она располагается в зазоре между рабочим цилиндром и корпусом амортизатора и в рабочем состоянии заполнена частично амортизаторной жидкостью, а частично воздухом. Во время отдачи поршень движется вверх вместе со штоком, и недостающее количество жидкости через клапан в днище вновь попадает в цилиндр из компенсационной камеры.
Вязкость амортизаторной жидкости, отверстия клапанов и остальные элементы конструкции рассчитаны так, что, работая синхронно с подвеской, амортизатор оказывает сопротивление ее перемещению при сжатии и расслаблении. Телескопические амортизаторы обычно проектируют с таким расчетом, чтобы усилие перемещения подвески при отдаче было в 2-3 раза больше, чем при сжатии. Именно при таком соотношении усилий колебания гасятся за минимальное время.
Все было бы хорошо, если бы не воздух в компенсационной камере. Когда воздуха мало или нет совсем, а жидкости, соответственно, слишком много, амортизатор перестает работать и ведет себя как жесткое тело. Если же воздуха в камере слишком много, то амортизатор тоже не работает, он "проваливается" (сжимается и разжимается без сопротивления). Другой отрицательный момент: двухтрубная конструкция, чем-то напоминающая двухстенную колбу термоса, ухудшает охлаждение амортизатора, а при гашении колебаний механическая энергия сжатия преобразуется именно в тепловую. Чем хуже условия охлаждения, тем выше температура и ниже вязкость амортизаторной жидкости, а значит, ниже эффективность гашения колебаний. На пологих неровностях дороги и на низких скоростях машина начинает плавно раскачиваться. Это хотя и утомительно, но не очень опасно. На больших скоростях или на мелких неровностях (такое покрытие называют "стиральной доской") колеса могут отскакивать от дорожного полотна, а это уже приводит к серьезным последствиям: падает управляемость, ухудшаются устойчивость и тормозные характеристики автомобиля. Во время очень быстрой езды по неровной дороге возможен даже перегрев амортизатора, а при частых колебаниях подвески жидкость в нем может вспениться. Образованию пены способствует воздух в компенсационной камере. Вязкость пены настолько низка, что амортизатор вообще перестает работать.
Газонаполненные амортизаторы
В последние годы на смену мягко работающим гидравлическим амортизаторам приходят более современные - газонаполненные. Они хотя и более жесткие, но работают стабильно и отличаются большим сроком службы.
Их создание началось с того, что вместо воздуха в компенсационную камеру закачали под небольшим давлением азот и получили так называемый газонаполненный (или газовый) амортизатор низкого давления. Такая конструкция несколько улучшает работу амортизатора, но полностью от вспенивания жидкости не избавляет.
Решение проблемы было найдено, когда компенсационную камеру разделили мембраной, изолировав газ от жидкости, причем газ закачали под высоким давлением - около 25 атмосфер. Поначалу конструкция оставалась двухтрубной со всеми ее минусами, но через некоторое время появились газонаполненные амортизато ры высокого давления, в которых и корпусом и рабочим цилиндром служила одна труба. Этот амортизатор разделен специальным разделительным поршнем на две части: газовую и жидкостную камеры. На штоке укреплен поршень с клапанами, которые работают примерно так же, как и в гидравлическом амортизаторе, но днище в газонаполненном - глухое, без клапанов. Когда шток входит в рабочий цилиндр, объем жидкости в нем изменяется. При ходе сжатия это компенсируется за счет некоторого перемещения разделительного поршня. При ходе отдачи газ, находящийся в газовой камере, выталкивает разделительный поршень на его прежнее место.
Высокое давление в амортизаторе такого типа практически решило проблему вспенивания, поскольку, как известно, чем выше давление в жидкости, тем выше температура ее кипения. К тому же однотрубный амортизатор хорошо охлаждается, поэтому работает более стабильно.
По сравнению с обычными гидравлическими газовые амортизаторы высокого давления отличаются относительно высокой жесткостью, но есть весьма оригинальное техническое решение, позволяющее ее снизить. В средней части рабочего цилиндра делается едва заметное расширение. Поршень на этом участке испытывает несколько меньшее сопротивление, и автомобиль на гладкой или умеренно неровной дороге ведет себя очень мягко. Это так называемая зона комфорта амортизатора. В положениях поршня, близких к краям рабочего цилиндра, его диаметр несколько меньше, и амортизатор работает более жестко. Эти зоны называются зонами контроля.
Есть еще одно преимущество газовых амортизаторов перед гидравлическими. Их можно ставить штоком вниз, вверх, а также наклонно и горизонтально. На работе амортизатора это не сказывается. Гидравлические же амортизаторы ставить "вверх ногами" ни в коем случае нельзя.
Сейчас практически любые амортизаторы есть в продаже. По каталогам их можно подобрать для автомобилей не только импортного, но и отечественного производства. Вот список основных ведущих фирм-производителей:
"Boge" (Германия) производит газовые и гидравлические амортизаторы и поставляет их на автомобильные заводы "BMW", "SAAB", "Volvo";
"Bilstein" (Германия) выпускает в основном амортизаторы для спортивных автомобилей;
"De Carbon" (Франция). Фирма, названная по имени основателя и автора первого газового амортизатора Де Карбона, производит газовые и гидравлические амортизаторы;
"Gabriel" (США) занимает второе место по продаже амортизаторов в Европе в качестве запасных частей, производит гидравлические и газовые амортизаторы;
"Kayaba" (Япония) поставляет свою продукцию на многие японские автосборочные заводы, выпускает амортизаторы и для европейских машин;
"Koni" (Голландия) специализируется на выпуске дорогих амортизаторов высокого класса. Их ставят на автомобили Porsche, Ferrari, Маserati. На Западе фирма дает пожизненную гарантию на свои изделия;
"Monroe" (Бельгия) - лидер в производстве амортизаторов как запасных частей. Выпускает гидравлические и газонаполненные амортизаторы низкого давления. Серийно амортизаторы "Moнро" ставят на автомобили Volvo;
"Sasch" (Германия) поставляет амортизаторы как запасные части, а также на автосборочные заводы. Их устанавливают на серийные автомобили BMW, Audi и другие.
Недавно появились амортизаторы фирмы "Koni" с регулировкой жесткости. В некоторых случаях ее можно производить даже не выходя из машины. А фирма "Sasch" выпустила амортизатор с системой автоматического поддержания дорожного просвета. При движении тяжело нагруженного автомобиля по неровной дороге шток такого амортизатора через датчик положения приводит в действие насос, который "подкачивает" давление в амортизаторе и тем самым приподнимает автомобиль.
Несколько простых советов
Дефекты амортизаторов можно свести к двум основным проблемам - это течи и механические поломки. Чаще всего течи возникают из-за повреждений уплотнений штоков или самих штоков, когда на них попадает грязь, а также из-за низкого качества этих деталей.
Механические поломки возможны во внутренних деталях - клапанах, поршнях, пружинах, но случаются и внешние повреждения (например, обрыв или изгиб штока, образование вмятин на корпусе, обрыв креплений), связанные либо с неправильной установкой амортизатора, либо с аварийными ситуациями.
В поломках амортизаторов бывает виноват сам водитель. Например, трогаясь после длительной стоянки на морозе, нельзя сразу с большой скоростью ехать по неровной дороге. Загустевшая жидкость не может быстро прокачиваться через многочисленные мелкие отверстия амортизатора, он, как говорят автомобилисты, "клинит", и дальше закономерно происходит обрыв штока. На морозе сначала надо проехать около километра потихоньку, чтобы амортизатор, а заодно и трансмиссия успели слегка прогреться.
За амортизаторами нужно внимательно следить. Гидравлические редко выходят из строя сразу. Чаще их характеристики ухудшаются постепенно, и водитель этого даже не замечает. Если гидравлический амортизатор "потек", его лучше заменить на новый. Проверить работу амортизатора несложно. Нужно рукой сильно надавить на крыло сверху вниз и резко снять нагрузку. Если машина поднялась и не остановилась в среднем положении, а тем более, если качнулась еще хотя бы раз, значит, амортизатор под этим крылом неисправен.
Что касается газонаполненных амортизаторов высокого давления, то следует помнить, что с ними подвеска автомобиля становится более жесткой, а машина менее комфортабельной, правда, управляемость и устойчивость существенно улучшаются.
При установке на автомобиль газонаполненного амортизатора кузов несколько приподнимается. Это связано с тем, что из-за высокого давления шток стремится постоянно выдвинуться. Например, у автомобиля "Москвич-2141" после установки передних газонаполненных амортизаторов гродненского производства "передок" приподнимается на 25 мм. Газовые амортизаторы фирмы "Плаза" на "ВАЗ-2108" поднимают кузов примерно на 20 мм. Это несколько уменьшает ход отдачи. Поэтому имеет смысл вместе с амортизаторами поменять и пружины подвески - поставить более мягкие. Однако если пружины на машине старые и "просевшие", то их можно и оставить.
Отечественные амортизаторы по качеству не уступают импортным, разве чуть менее надежны. Зато они в среднем почти вдвое дешевле: 300-450 рублей новыми деньгами за комплект для "ВАЗ-2108" или "Москвич-2141". Выпускают их, например, на Гродненском амортизаторном заводе и на фирме "Плаза" в Санкт-Петербурге.
Читайте в любое время
