Что такое амортизатор, как он работает и для чего нужен?
Одно из значений французского глагола «amortir» — притуплять. Что же смягчают амортизаторы, которые присутствуют в конструкции любого
автомобиля?
Что такое амортизатор
Амортизатор — это элемент ходовой части автомобиля, задача которого — гасить раскачку кузова при проезде неровностей, а также при разгоне и торможении. На серийных легковых моделях устанавливается по одному амортизатору в каждой колесной нише. На внедорожниках, подготовленных для движения в особо сложных условиях, количество амортизаторов может удваиваться.
Изначально на автомобилях с рессорными подвесками использовались механические амортизаторы, в которых гашение колебаний кузова достигалось за счет сил трения внутри пакета фрикционных дисков. Более долговечными и эффективными оказались появившиеся в 1930-х годах гидравлические амортизаторы. Их конструкция эволюционировала, и к середине XX века общепризнанными стали устройства телескопического типа. Эта принципиальная схема продолжает использоваться и сегодня. По мере развития технологий появились и другие варианты амортизаторов, в том числе настраиваемых вручную или автоматически.
Для чего нужен амортизатор
От того, насколько эффективно амортизатор гасит колебания кузова, зависит управляемость автомобиля. Характеристики жесткости амортизатора также влияют на плавность хода. Наконец, в случае с распространенной подвеской McPherson амортизатор в составе стойки выполняет не только свои прямые функции, но также служит опорным элементом подвески, заменяющим ее верхний рычаг.
Устройство амортизатора
Независимо от типа амортизатора в его конструкции присутствуют:
Корпус (рабочий цилиндр), заполненный гидравлической жидкостью (маслом) со специально подобранными характеристиками;
Перемещающийся внутри корпуса поршень на штоке, который соединен с кузовом автомобиля или — в случае установки амортизатора в перевернутом виде — рычагом подвески;
Система откалиброванных клапанов, с помощью которых регулируется перекачка рабочей жидкости между полостями амортизатора.
Как работает амортизатор
Главный принцип работы амортизаторов — преобразование перемещения штока с поршнем, испытывающим сопротивление перекачиваемой гидравлической жидкости при проезде неровностей, в тепло с последующим его рассеиванием. В общем виде механизм срабатывания амортизатора, например при наезде на «лежачего полицейского», выглядит так:
Колесо смещается вверх, что приводит в движение шток вместе с поршнем внутри амортизатора;
Через открывшиеся клапаны в поршне часть гидравлической жидкости перекачивается в полость, сообщающуюся с основной, рабочей;
При съезде с «лежачего полицейского» пружина подвески разжимается и выталкивает шток с поршнем в обратном направлении;
Через открывающийся обратный клапан гидравлическая жидкость возвращается в рабочую полость. При перекачивании за счет вязкости масла происходит поглощение кинетической энергии колебаний кузова автомобиля.
Типы амортизаторов
На серийных автомобилях используются амортизаторы трех основных типов, отличающихся по конструкции, характеристикам и цене. При этом независимо от обиходных названий во всех амортизаторах присутствует гидравлическая жидкость.
- Двухтрубный масляный
Телескопический масляный амортизатор состоит из двух цилиндров, вставленных один в другой. Во внутреннем, рабочем находится прикрепленный к кузову шток с поршнем, который при наезде на неровность выталкивает часть масла во внешний, компенсационный цилиндр. При возвращении автомобиля на ровную поверхность происходит обратная перекачка гидравлической жидкости через клапаны в поршне.
Преимуществами амортизаторов этого типа являются:
Дешевизна
Компактность
Относительная мягкость, позволяющая получить бОльшую плавность хода
Сохранение работоспособности при появлении небольших вмятин на корпусе
Недостатки:
Телескопическая схема препятствует эффективному отводу тепла, что при агрессивном стиле вождения на неровных дорогах приводит к вспениванию гидравлической жидкости, снижающему эффективность амортизатора
Возможность установки только штоком вверх
Невозможность транспортировать, хранить и устанавливать под углом более 45° к вертикали.При нарушении этого условия воздух из компенсационной камеры попадает в основную, и амортизатор прекращает работать
Двухтрубные масляные амортизаторы оптимальны для размеренного движения по дорогам невысокого качества
- Двухтрубный газовый
Единственное существенное отличие таких амортизаторов от двухтрубных масляных — заполнение компенсационной камеры газом (как правило, азотом) под давлением порядка 6–8 атмосфер. По этой причине такие амортизаторы называют также амортизаторами с газовым подпором низкого давления.
Преимущества двухтрубных газовых амортизаторов:
Газовый подпор отодвигает момент вспенивания гидравлической жидкости, что позволяет сохранить эффективность демпфирования при быстрой езде по неровным дорогам.
Недостатки:
Более высокая цена, чем у двухтрубных масляных амортизаторов
Возможность потери работоспособности при перевозке, хранении, установке с отклонением от вертикали более 45°
Как правило, бОльшая жесткость, чем у двухтрубных масляных амортизаторов, что отрицательно сказывается на плавности хода
Двухтрубные газовые амортизаторы обеспечивают надежную управляемость автомобиля при динамичной езде, в том числе по дорогам с неидеальным качеством покрытия
- Однотрубный газовый.
Такой амортизатор не является телескопическим, поскольку у него только одна труба. В ней имеется наполненная газом под давлением до 30 атмосфер полость, которая отделена от камеры с гидравлической жидкостью свободно перемещающимся дополнительным, плавающим поршнем. Воздействие на него гидравлической жидкости, которая при наезде на неровность поступает через клапаны в основном поршне из рабочей камеры, приводит к сжатию газовой «подушки». При возвращении автомобиля на ровную поверхность масло перекачивается обратно.
Преимущества однотрубных газовых амортизаторов:
Отсутствие двойного корпуса существенно улучшает охлаждение амортизатора, исключая перегрев и вспенивание гидравлической жидкости. Это позволяет амортизатору сохранять эффективность в самых жестких режимах
Увеличенный срок службы
Возможность транспортировки, хранения и установки под любым углом
Недостатки:
Высокая цена из-за повышенных требований к качеству компонентов;
Повышенная жесткость
Полная непереносимость к минимальным повреждениям стенок цилиндра
Однотрубные газовые амортизаторы оптимальны для динамичной езды по дорогам с качественным покрытием.
Проверка амортизаторов
Амортизатор постоянно находится в работе, совершая порядка 1000–1300 циклов сжатия/отбоя на 1 км пробега. В среднем амортизаторы служат 50 000–75 000 км в зависимости от модели, но могут выйти из строя значительно быстрее из-за агрессивной манеры управления, особенно на неровном покрытии. Поэтому целесообразно проверять состояние амортизаторов каждые 10 000–15 000 км. Как это сделать?
Самый простой способ — визуальная проверка. Она позволит увидеть внешние повреждения амортизаторов, коррозию, следы утечки гидравлической жидкости. Однако определить состояние системы клапанов, которые также изнашиваются по мере эксплуатации, таким способом невозможно;
Проверка на неровной дороге. Сильная раскачка кузова при наезде на яму или кочку — тревожный симптом;
Интенсивный разгон и торможение. Если при выполнении этих действий автомобиль сильно приседает на корму и/или клюет передней частью, это может указывать на неисправность амортизаторов;
Проверка состояния покрышек. Ускоренный, неравномерный износ шин также является индикатором возможных проблем с амортизаторами;
Обратить внимание на характер работы ABS. Если на знакомом участке дороги система срабатывает слишком часто, есть повод тщательно проверить состояние амортизаторов;
Стук амортизатора — сигнал к принятию срочных мер по его замене;
Проверка в условиях автосервиса на вибростенде или специализированном стенде по оценке состояния амортизатора, демонтированного с автомобиля.
Причины поломки амортизатора
Со временем амортизатор теряет эффективность из-за старения гидравлической жидкости, потери эластичности сальников, накопления абразивных продуктов износа, попадания внутрь камер грязи. Естественный износ амортизатора могут ускорить:
Сильные удары при попадании колеса в яму, особенно в мороз, когда гидравлическая жидкость загустела после длительной стоянки;
Езда на перегруженном автомобиле, вызывающая пробои подвески;
Износ элементов подвески, из-за чего возрастает нагрузка на амортизаторы;
Длительный простой также вреден для амортизаторов. Окисление гидравлической жидкости становится причиной коррозии клапанного механизма.