Журнал "За кермом" №1 1997 рік

Чи тільки "коні" хороші
Читачі часто цікавляться новими конструкціями амортизаторів, нарікають на убогість інформації про їх пристрої. Зараз у продажу можна зустріти вироби як найвідоміших фірм - "Коні", "Сакс", "Монро", так і менш відомих виробників. Розповість про них в самій популярній формі Едуард Коноп.

Традиційно на вітчизняних і багатьох зарубіжних автомобілях застосовують гідравлічні двотрубні амортизатори. Схема такого амортизатора (вкрай спрощена, що не розкриває конструкції в подробицях) показана на рис. 1. Основні деталі - робочий циліндр 2, по якому при коливаннях автомобіля переміщається поршень 4 з клапаном відбою (віддачі), закріплений на штоку 5. У нижній частині робочого циліндра знаходиться вузол 1 - клапан стиснення. Робочий циліндр 2 встановлений співвісно в циліндрі більшого діаметра 3 - резервуарі. Тут знаходяться певні обсяги спеціальної рідини і повітря, необхідні для роботи амортизатора. Зверху конструкцію поєднує ущільнюючий вузол 6. Кожух або чохол 7 може бути металевим, пластиковим, гумовим і т. Д. При роботі такого амортизатора через його "гідровузли" відбувається перекачування рідини з обсягу над поршнем в обсяг під ним і назад. Шляхи руху рідини і опір цьому руху організовані за допомогою клапанів так, що виходять необхідні зусилля ходів стиску й відбою.

Мал. 1. Схема гідравлічного двотрубного амортизатора: 1 клапан стиснення; 2 - робочий циліндр; 3 - циліндр резервуара; 4 - поршень і клапан відбою; 5 - шток; 6 - ущільнюючий і спрямовує вузол штока; 7 - кожух; Ж - рідина; В повітря.

Навіщо потрібен резервуар? Уявімо, наприклад, хід стиснення: поршень рухається вниз, при цьому частина рідини перепускается через його клапан, а інша повинна бути витіснена, так як деякий обсяг штока займає її місце. Згадаймо тепер, що рідина нестислива. Надлишок через клапан стиснення витісняється в резервуар, кілька "підібгавши" в ньому повітря.

Ті, кому вперше трапляється обслуговувати або ремонтувати амортизатор, іноді при складанні припускаються серйозної помилки, намагаючись налити рідини побільше - за принципом "кашу маслом не зіпсуєш". Якщо умілець схитриться залити резервуар так, що в ньому не залишиться повітря або його обсяг недостатній, амортизатор уподібниться жорсткого тіла. Стиснути його буде неможливо.

Недолік двухтрубной конструкції якраз і полягає в наявності резервуара: він охоплює робочий циліндр і ускладнює охолодження останнього. Тим часом, гасіння коливань зводиться до того, що їх механічну енергію амортизатор перетворює в тепло, і це тепло потрібно кудись відвести. Як правило, його витрачають на ... "підігрів світового простору" (амортизатор охолоджується повітрям!) - і перешкоджати цьому процесу не варто: чим вище температура рідини в робочому циліндрі, тим нижче в'язкість. Через це знижуються зусилля стиснення і відбою. Але якщо перше, в основному, підсумовується із зусиллям пружин підвіски, то друге грає головну роль при гасінні коливань автомобіля. Мале зусилля відбою в одних випадках обертається розгойдуванням автомобіля як цілого (на плавних, хвилеподібних нерівностях дороги), в інших - виникненням сильних вертикальних коливань підвіски з "відскакування" коліс від покриття. І тоді стійкість, керованість, гальмівні властивості автомобіля на скільки-небудь нерівній дорозі стають незадовільними.

До того ж в амортизаторах цього типу навіть спеціально підібрана маловспенівающаяся рідина (масло) при великих швидкостях коливань (пропорційних добутку ходу на частоту коливань) часом спінюється. Причина в тому, що рідина проходить через "вузькості" (зазори в клапанах, канали, свердління) з дуже великими швидкостями і при зниженому тиску, в результаті чого виникає кавітація (утворення бульбашок розрідження). Цьому сприяє і підвищення температури амортизатора при інтенсивній роботі. Відомо, що кавітація руйнує деталі всіляких машин, агрегатів, вузлів (див. Статтю "Підступні бульбашки" в ЗР, 1996, № 7). У нашому ж випадку є й інша біда: мільйони мікроскопічних бульбашок, зливаючись разом, потрапляють в клапани амортизатора, перешкоджаючи його нормальній роботі - опір "піни" у багато разів менше опору нерозривного обсягу рідини. Амортизатор перестає гасити коливання. Це одна з причин того, що деякі амортизатори, цілком прийнятні для їзди з комфортом по звичайних дорогах, для автоспорту зовсім не підходить.

Є різновид двотрубного амортизатора, в резервуар якого замість повітря закачаний газ (наприклад, азот) під деяким надлишковим тиском. Це дещо розширює діапазон робочих режимів амортизатора, так як стиснений газ, виконуючи роль "акумулятора тиску", підтискає рідина, перешкоджаючи її вспениванию. Дізнатися такий амортизатор легко з поведінки штока - останній під тиском зсередини вперто висувається назовні, варто лише його звільнити. Правда, це зусилля невелика (до декількох кілограмів), тому опір ходу стиску в основному створюється клапаном стиснення в денці робочого циліндра при проходженні через нього витісненої штоком рідини.

Мал. 2. Схема газонаповненого амортизатора: 1 - шток; 2 - ущільнюючий і спрямовує вузол штока; 3 - чохол або кожух; 4 - поршень з системою клапанів; 5 - робочий циліндр; 6 - розділовий поршень; Ж - рідина; СГ - стиснений газ.

Але і такий амортизатор може мати провали в роботі - необхідну для цього "дорогу" у нас не доводиться довго шукати! Прагнення конструкторів створити амортизатор з максимально стабільними характеристиками зрештою привело до появи однотрубного амортизатора з "акумулятором" високого тиску (як правило, навіть в неробочому стані в холодного амортизатора тиск близько 2,5 МПа - приблизно 25 звичних "атмосфер").

Схему такого амортизатора ви бачите на рис. 2 і 3 (реально він, звичайно, складніше). Тут теж є робочий циліндр 5, в якому переміщаються поршень 4 з покладеним "гідравлічним набором" із клапанів, шайб, пружин і так далі. Вихід штока з циліндра захищена ущільнюючим вузлом 2. Але куди, запитаєте ви, дівається рідина, при ході поршня витісняється з однієї порожнини в іншу? При стисненні амортизатора, наприклад, до її об'єму додається обсяг частини штока, зарухалися всередину. Проблема вирішена застосуванням додаткового "розділового" поршня 6, нижче нього - рідина, вище - стиснений газ (реальний амортизатор цього типу працездатний в будь-якому положенні). При коливаннях робочого поршня рухається і розділовий, переміщаючись рівно настільки, щоб компенсувати вплив штока. А значить, і тиск, і температура стисненого газу теж не постійні, вони відчувають коливання, обумовлені характером роботи основного поршня. Простіше кажучи, дорогий, по якій ви їдете.

В такому амортизаторі шток, звільнившись, теж прагне висунутися, але з більшою силою, ніж у двотрубного. З цим доводиться рахуватися. Заміна у ВАЗ-2109 звичайних стійок "газовими" піднімає кузов приблизно на 20 мм, особливо коли амортизатори нагріті, тобто тиск у них ще вище. Це, як ви розумієте, зменшує хід відбою. (Уявіть - в межі - що його взагалі немає: автомобіль уподібниться жорсткої возі.) Тому, хто хоче зберегти комфортний рівень переданих на кузов вібрацій, при покупці газових амортизаторів варто витратитися і на більш м'які пружини підвіски. Тоді характеристики підвіски - в тому числі співвідношення сил стиснення і відбою - залишаться в прийнятних межах. Правда, якщо автомобіль вже грунтовно послужив і підвіска відчутно просіла, то додаткова пружність стисненого газу може виявитися їй на користь.

Високий тиск газу в амортизаторі практично позбавило його від спінювання рідини. Наприклад, при тривалому русі з високою швидкістю по самим потворним "грейдерів - путівцями" на ВАЗ-2109 ми не помічали погіршення стійкості або керованості. Навіть "пральна дошка" на повороті, якої часто бояться підвіски інших автомобілів, не викликала знесення машини до зовнішньої його стороні. Колеса, у випадках, наведених вище, тут відчутно "дроблять", але в сторону не сповзають.

Мал. 3. Схема дії розділового поршня.

Зараз багато фірм випускають вдосконалені амортизатори, в яких застосований "підтиск" за допомогою газу, що знаходиться під більшим чи меншим тиском. У тому числі такі "гранди", як "Коні", "Сакс", "Монро". Власні, російські газонаповнені амортизатори теж є. Їх виробляє фірма "Плаза" в Санкт-Петербурзі - зараз редакційні "Нива", "Москвич-2141" і ВАЗ-21093 оснащені цими амортизаторами. Найбільше амортизатори (передніх стійок) прослужили на "дев'ятці", переваливши за 20 тисяч кілометрів - до речі, поки без зауважень. Існують різні конструкції газових амортизаторів, наприклад такі, в яких основний обсяг газу зосереджений в окремій ємності (акумуляторі тиску). Цей резервуар повідомляється з робочим об'ємом амортизатора спеціальним шлангом або трубкою. Кожна конструкція має свої плюси і мінуси. Справа конструктора - вибрати оптимальну.

Що стосується дефектів, вони, в основному, зводяться в дві групи. Перша - ті, що викликають витік рідини з амортизатора. Причини течі прості: це майже завжди пошкодження ущільнень штока або самого штока - брудом, корозією, а також невисоку якість самих ущільнень.

Друга група об'єднує механічні поломки. У амортизаторі чимало дуже важливих, але здатних ламатися деталей. Це все пружини, пружні шайби, диски клапанів, поршневі кільця і ​​т. Д.

У поломки амортизатора часто винен сам господар. Наприклад, рушаючи після тривалої стоянки на сильному морозі, нерозумно "долати" ділянки розбитої дороги на підвищеній швидкості: загусло масло не здатне продавлюватися через канали, свердління, і амортизатор виявляється "заблокований". Поломка закономірна, а треба було б їхати акуратно, поступово прогріваючи амортизатори на невеликих нерівностях.

Трапляються і поломки ... кримінального порядку! Відомі випадки, коли автолюбителі купували на ринку фальсифіковані амортизатори, заправлені замість масла водою! Ставши, вона розриває амортизатор.

Звичайний двотрубний амортизатор трохи підступний. При невеликому подтекании рідини його робота погіршується не відразу - і водій звикає до мінливого (хоча і не в кращу сторону) поведінки автомобіля. Зрештою той стає просто небезпечним - про це потрібно пам'ятати.

Газовий амортизатор високого тиску про витік рідини заявляє швидко: під тиском газу розділовий поршень починає наближатися до робочого - незабаром ви почуєте стуки від їх зіткнення. Відмовила газову стійку видає і з'явився крен автомобіля в її сторону, так як при витоку рідини газ розширюється, а його тиск падає.

Отже, чи варто обзаводитися досить дорогими газонаповненими амортизаторами? Людині з психологією неквапливого пенсіонера - навряд чи, хоча сама ця психологія на дорогах загального користування куди менш небезпечна, ніж нинішній свавілля. У всякому разі, перевага газових амортизаторів навряд чи реально помітить той, хто їздить з помірними швидкостями за пристойними трасах. У випадках же, коли автомобіль часто використовується для їзди по поганих дорогах, та якщо водій хоч трохи "заводний", та день пожарче ... - тут-то і можуть проявитися гідності газових амортизаторів.