Небольшой ликбез по амортизаторам/стойкам
Всем доброго времени суток! На данную запись меня натолкнули вопросы, которые я часто слышу на работе:
— А это односторонний амортизатор или двухсторонний?
— А что лучше? масляный, газовый или газо-масляный?
— А как добавить авто плавность хода?
— Я хотел управляемость картинга, поставил самые жесткие амортизаторы, а получил шляпу! Почему?
и т.д. Узнали себя в одном из этих вопросов? тогда читаем дальше…
Мне кажется, эта тема могла бы подойти и для БЖ, но не будем нарушать правил Д2)
Чтобы Вы понимали: я работаю в одной из отечественных фирм по производству автокомпонентов подвески как для отечественных авто, так и для иномарок. Занимаюсь 50/50 как инженеринговыми разработками, так и непосредственным внедрением разработок в производство и на авто, в частности, в рамках натурных испытаний, а также стендовыми испытаниями опытных и предсерийных образцов. В своей работе, в основном, руководствуюсь вот таким толмутом:
Да, не совсем современный, но до сих пор актуальный труд) Есть в открытом доступе в сети, кому интересно. Большинство из того, что будет в этом посте-это упрощенное изложение книги.
Итак. Что такое амортизатор и с чем его едят?
Амортизатор(стойка) — это демпфирующий элемент подвески. Относится к неподрессоренным массам. Необходим для гашения колебаний пружины. Стойка отличается от амортизатора своей несущей способностью. Иными словами: если можно ее выкинуть и при этом авто сможет ехать(задний амортизатор ФФ2, классика ВАЗ и т.д.) — это амортизатор, если нет — стойка. Помимо демпфирования колебаний пружины и несущей способности (для стоек) у амортизатора нет других функций.
Конструктивно амортизаторы делятся на однотрубные и двухтрубные.
Сильно углубляться в конструктив не будем. Основное: двухтрубные-наиболее распространенный вид из-за простоты проектирования и сборки, допускает повреждения основного корпуса(при условии сохранности внутреннего рабочего цилиндра), дешевле в производстве. Однотрубные-применяются в условиях ограниченного монтажного пространства, более стабильные характеристики, не имеет значения угол установки(двухтрубные устанавливаются строго вертикально).
Друхтрубные (далее речь пойдет только о них) могут быть с газовым подпором и без него. Все! Нет никаких чисто зазовых амортизаторов. Это упоры капота/багажника, но не амортизаторы и стойки!) Газовый подпор обеспечивает более стабильную работу клапанной системы амортизатора и заметно снижает вспениваемость гидрожидкости, используемой в амортизаторах/стойках.
Ход штока наверх — ход отбоя, вниз — сжатия. Качественной характеристикой амортизаторов является их сопротивляемость перемещениям штока. Т.е. усилия которые возникают на штоке при его движении с определенной скоростью.
В зависимости от скорости перемещения штока различают дроссельный и клапанный режимы работы. Дроссельный соответствует небольшой скорости перемещения штока(вхождение в поворот на небольшой скорости), клапанный соответствует попаданию в ямы и быстрому передвижению по пересеченной местности.
Визуальная характеристика амортизатора представлена на диаграмме Монро:
Думаю, на ней все понятно без пояснений.
Любой амортизатор имеет клапан отбоя, клапан сжатия и перепускной клапан. Каждый из которых имеет свои дроссельные и клапанные усилия, а соответственно не бывает односторонних амортизаторов. Все амортизаторы сопротивляются как на отбой, так и на сжатие, только усилия на отбой значительно выше чем усилия на сжатие.
А вот так выглядят клапанные системы изнутри:
Разница между однотрубными и двухтрубными амортизаторами
На просторах интернета нашел статью, кторая показалась для меня интересной и полезной, вот решил поделится с вами вдруг кому пригодится.
Амортизаторы Plaza – однотрубный или двухтрубный?
Вопрос замены амортизаторов на своем автомобиле рано или поздно касается большинства автовладельцев. Но выбор такой запчасти, как амортизатор, намного более сложный, чем выбор тех же «расходников». И, к сожалению, автомобилисты не всегда серьезны в вопросе выбора новых амортизаторов. Хотя от этого выбора зависит куда больше, чем может показаться на первый взгляд.
Амортизаторы — важнейший элемент подвески автомобиля, от работы которых напрямую зависит безопасность водителя и пассажиров, а также поведение автомобиля на дороге и уровень его управляемости. Многие факты, касающиеся амортизаторов вопреки распространенному мнению не верны: амортизаторы не принимают на себя вес автомобиля и не являются средством повышения плавности хода. На самом деле, главной функцией амортизатора является гашение колебаний, передаваемых с колес на кузов, и препятствие раскачке автомобиля. Поэтому качество, работоспособность амортизаторов и их подбор — один из ключевых вопросов в плане безопасности на дорогах.
При серийной сборке автомобилей на конвейерах, на них устанавливаются штатные амортизаторы различных производителей, которые, безусловно, по своим рабочим характеристикам удовлетворяют требования рядовых водителей в условиях ежедневного вождения на хороших по качеству дорогах. В свою очередь, более просвещенные с точки зрения техники люди, а также автолюбители с большим опытом знают, как с помощью правильного выбора амортизаторов можно заметно улучшить работу подвески и вывести управляемость автомобиля на принципиально другой уровень.
Концепция производства на Санкт-Петербургском амортизаторном заводе «Плаза» заключается в том, здесь не выпускают «аналоги» оригинальных амортизаторов в прямом смысле этого слова, то есть специалисты не считают достаточным просто копировать разработки заводов-изготовителей автомобилей. Этот производитель убежден, что любой амортизатор, выпущенный под марками PLAZA (для отечественных авто) и FORCEPLAZA (для иностранных авто) должен непременно улучшать автомобиль, на который они будут установлены.
Здесь верят в правильность такого подхода и стараются донести свою идею до каждого клиента. Но теми потребительскими качествами амортизаторов, которые создают преимущества при вождении, обладают только однотрубники. Именно поэтому, не смотря на огромный производственный опыт и возможность производить оба типа амортизаторов, СПАЗ «Плаза» по-прежнему считается главным идеологом однотрубной конструкции на российском рынке автозапчастей.
В ассортименте завода «Плаза» можно встретить и амортизаторы двухтрубной конструкции: линейки Dakar и Soft Drive. И, если линейка для грузовиков, прицепов и тяжелой техники — Dakar — в принципе не может быть однотрубной в силу конструктивных особенностей таких амортизаторов, то возобновление производства линейки Soft Drive — это стремление производителя удовлетворить многочисленные просьбы той части клиентов, которые добивались «мягкой» и комфортной подвески именно в исполнении «Плаза».
Немного теории
Амортизатор (от фр. amortisseur) – устройство, превращающее механическую энергию в тепловую. Служит для гашения колебаний (демпфирования) и поглощения толчков и ударов, действующих на корпус (раму). Амортизаторы применяются совместно с упругими элементами: пружинами или рессорами, торсионами, подушками и т.п.
По конструктивным особенностям различают следующие виды/типы амортизаторов:
Двухтрубный амортизатор (также называют «масляным», «гидравлическим»).
Такой амортизатор состоит из двух полостей: рабочей (цилиндр) и компенсационной (резервуар), разделенных донным клапаном (клапаном сжатия). Компенсационная полость заполнена рабочей жидкостью примерно на половину, оставшаяся свободная часть служит для восприятия дополнительного объема жидкости, появляющегося как вследствие расширения при нагреве, так и вытесняемой при вдвигании штока. При сжатии и растяжении амортизатора возникают усилия сопротивления, определяемые клапаном отбоя, расположенным на поршне и донным клапаном (клапаном сжатия). Однотрубный амортизатор (также встречаются названия «газовый», «газонаполненный», «гидропневматичесикий»).
Однотрубный амортизатор представляет собой цилиндр, разделенный на две части. Одна часть заполнена амортизаторной жидкостью, другая газом под определенным давлением. Внутри масляной полости перемещается шток с поршнем, на котором смонтированы клапаны, определяющие усилия, как отбоя, так и сжатия. Компенсация изменения объема вдвигаемого штока осуществляется за счет перемещения поршня, разделяющего газовую и масляную полости амортизатора.
На сегодняшний день СПАЗ «Плаза» – единственный серийный производитель однотрубных амортизаторов на российском рынке. Но иностранные производители, осознавая востребованность однотрубной конструкции в топ-сегменте, хоть и в совсем не больших объемах, по сравнению с двухтрубными амортизаторами партиями, но производят однотрубники. В ассортименте иностранных брендов однотрубники от двухтрубников отличает высокая стоимость и редкость подобных предложений.
Среди популярных моделей однотрубников, имеющих место на рынке, можно выделить: Bilstein B6, KYB Gas-A-Just и Ultra-SR, Monroe Adventure, а также более дорогие: Ohlins, Koni, Tein, HKS, Penske и некоторые другие.
Необходимо помнить, что при первичной замене двухтрубных амортизаторов на однотрубные, как правило, у среднестатистических водителяй возникает ощущение повышенной «жесткости» подвески и снижения плавности хода автомобиля. Но практика показывает, что срок привыкания к однотрубным амортизаторам составляет 1,5-2 недели.
Характерные различия амортизаторов:
Однотрубный амортизатор
Высокое давление газа, передаваемое жидкости через разделительный поршень, полностью исключает ее кавитацию и вспенивание, это обеспечивает стабильность усилий амортизатора. Таким образом, при активной работе амортизатор не теряет своих эксплуатационных характеристик, сохраняя высокие показатели по управляемости автомобиля.
Двухтрубный амортизатор
Особенность работы двухтрубного амортизатора состоит в том, что при интенсивной работе воздух, присутствующий в амортизаторе, начинает смешиваться с маслом, образуя пену (эффект кавитации), что резко ухудшает демпфирование. То есть, при активной работе, особенно на плохих дорогах, эксплуатационные характеристики двухтрубного амортизатора резко ухудшаются, что снижает качество управляемости автомобиля.
Однотрубный амортизатор.
Лучшее охлаждение (лучшая теплоотдача) за счет того, что в конструкции амортизатора только один рабочий цилиндр, исключает проблему двухтрубного амортизатора по потере работоспособности в условиях перегрева. Поэтому устойчивость, управляемость, тормозные свойства автомобиля на дороге с любым покрытием остаются на высоком уровне
Двухтрубный амортизатор.
Использование в конструкции двух труб затрудняет эффективное охлаждение рабочей жидкости и как следствие способствует ее перегреву при интенсивной работе амортизатора. Перегрев жидкости способствует снижению вязкости амортизаторной жидкости и излишнему пенообразованию, что приводит к снижению эффективности демпфирования колебаний.
Однотрубный
Однотрубный газонаполненный амортизатор может быть установлен в любом положении: то есть его можно устанавливать хоть горизонтально, хоть «вверх ногами». Перевозить и хранить такие амортизаторы можно в любом положении.
Двухтрубный
Двухтрубный амортизатор нельзя устанавливать под углом более 45 градусов к вертикали, иначе воздух из компенсационной камеры может попасть в основную. Это приводит к прекращению демпфирования и амортизатор работать не будет. Такое же условие распространяется при транспортировке и хранении двухтрубных амортизаторов.
Различия применительно к автомобилю и автовладельцу:
Однотрубный
Вследствие высокого давления газа подвеска становится жестче. Как результат: плавность хода снижается, но повышаются показатели управляемости, маневренности и курсовой устойчивости автомобиля.
Двухтрубный
Более мягкий характер демпфирования вследствие низкого давления газа. Благодаря этому создается ощущение большего комфорта при вождении (плавность хода).
Однотрубный
Характер работы однотрубного амортизатора дает почти полную свободу водителю для выбора стиля вождения. Осторожный, активный, агрессивный или спортивный стиль вождения — в любом из этих форматов однотрубный амортизатор будет работать исправно и эффективно. Именно поэтому профессиональные автогонщики устанавливают на свои автомобили только «однотрубники».
Двухтрубный
Высокая вероятность кавитации и перегрева амортизаторной жидкости при усиленной работе амортизатора, ведет за собой провалы демпфирования («пробои»), требует от водителя более осторожного и аккуратного стиля вождения. В обратном случае это приводит к регулярному ремонту подвески.
Однотрубный
В условиях плохих дорог однотрубный амортизатор работает также эффективно как и на дорогах с хорошим покрытием. Поэтому на внедорожники также рекомендуется устанавливать именно их.
Двухтрубный
Та же высокая вероятность «пробоев» при усиленной работе амортизатора означает, что в условиях плохих дорог использовать «двухтрубники» нужно очень аккуратно.
Однотрубный
При активной работе амортизатора в условиях плохих дорог и/или агрессивном стиле вождения, такие показатели как: управляемость, тормозные свойства, курсовая устойчивость, топливная экономичность — сохраняются на высоком уровне, снижается эффект аквапланирования (вероятность скольжения или заноса на мокрой дороге).
Двухтрубный
Менее качественная и эффективная работа амортизатора в условиях активной езды или плохих дорог существенно ухудшает такие показатели как: управляемость автомобиля, его курсовая устойчивость (вход / выход с поворота), тормозные свойства, повышается вероятность заноса на мокрой дороге и т.д.
Однотрубный
Более высокая стоимость однотрубных амортизаторов обусловлена более высокими требованиями к материалам и комплектующим, как по точности, так и по физико-механическим свойствам.
Двухтрубный
«Двухтрубники», не смотря на большее количество деталей в конструкции, проще в производстве, изготавливаются из материалов и комплектующих с более низкими требованиями и соответственно имеют меньшую стоимость.
Как и какой амортизатор для автомобиля лучше выбрать
Устройство и функции амортизаторов
Для удобства путешествия в гужевых повозках была придумана рессора. Но для автомобилей такой детали оказалось недостаточно, и разработчики должны были решить проблему вертикальных колебаний. Амортизаторы, изобретенные конструкторами, до сих пор являются необходимым инструментом для достижения лучшего соотношения между комфортом и управляемостью.
Внимание! Жесткость или мягкость амортизаторов зависит от количества масла (или другой амортизирующей жидкости), проходящей через отверстия за единицу времени.
Суть работы амортизаторов – снижение амплитуды и количества колебания пружин. Они действуют, как обычные масляные насосы. Малый цилиндр находится в большом. Колеблющаяся подвеска двигает шток. Они приводит в движение поршень, сжимающий масло в цилиндре. Масло выдавливается через микроскопические отверстия во второй цилиндр большего размера, замедляя поршень, а значит, и подвеску.
Классификация автомобильных амортизаторов
Амортизирующие механизмы делятся по содержания рабочего вещества на:
На самом деле масло содержится в каждом варианте.
По количеству трубок механизмы бывают:
По способу управления:
В зависимости от установки того или иного вида машина может двигаться плавно, как авто бизнес-класса или жестко, как спортивная модель.
Газовые амортизаторы
Особенность конструкции в том, что вместо основного вещества в цилиндре газ под давлением. Он отделен от масла плавающим поршнем, который не дает газу и маслу смешиваться.
Газовые амортизаторы обеспечивают хорошую управляемость автомобилем
Преимущество использования механизма – обеспечение великолепной управляемости авто. К сожалению, такой амортизатор достаточно жесткий. Он подходит для тех, кому важнее управляемость на высокой скорости во время движения по трассам, чем комфортное движение по камням, ямкам и ухабам. Стоимость данного механизма на порядок выше, т.к. его производство отличается трудоемкостью и сложностью технологического процесса.
Особенность масляных амортизаторов
Механизмы обладают наиболее простой конструкцией, поэтому они практически не ломаются. Слабым местом конструкции является быстрое перемещение по неровным дорогам. Поршень амортизатора может неожиданно сместится, масло вспенится и не будет двигаться через отверстия с нужной скоростью. Т.е. амортизирующий механизм в таких условиях практически не сможет работать.
Масляные амортизаторы подходят для спокойного стиля вождения на серийных автомобилях среднего класса.
Газомасляные механизмы
Газ и масло работают в механизме одновременно. Чем сильнее газ давит на масло, чем выше управляемость и жестче амортизатор.
Преимущество устройства в том, что вспенивание в нем сведено к минимуму. Водитель может спокойно двигаться с высокой скоростью по плохим дорогам, не опасаясь, что амортизатор подведет.
Двухтрубные амортизаторы
Двухтрубные масляные или газомасляные механизмы считаются наиболее распространенным и простым вариантом. Особенность конструкции в наличии двух емкостей. Масло перетекает из одной в другую через специальный клапан.
Масляные амортизаторы предназначены для передвижения по ровным дорогам
Эксперты рекомендуют устанавливать двухтрубные амортизаторы на семейные автомобили, водитель которых обладает спокойной манерой езды. Для спортивных авто, кроссоверов и внедорожников они не подходят.
Однотрубные газовые устройства
В газовых амортизаторах используется одно вещество, значит, нет необходимости в наличии второй полости (трубы). Интересно, что из-за особенности конструкции механизм можно установить наоборот, вверх ногами. А двухтрубные можно устанавливать только в одном положении.
Рассматриваемый вариант считается самым эффективным, т.к. он лишен недостатков двухтрубных собратьев. Единственный минус – относительно высокая стоимость.
Регулируемый или нерегулируемый механизм
Если водитель мечтает о возможности мчаться по трассе, а потом пробираться к месту рыбалки по бездорожью, то ему подойдет регулируемый амортизатор. Его настройки легко поменять в зависимости от вида планируемой поездки. Стоимость такого изделии немного выше, чем газового однотрубного варианта.
Нерегулируемое устройство не переключается.
Выбор автомобильного амортизатора
Оптимальный выбор зависит от стиля вождения. Если водитель предпочитает неторопливое, спокойное передвижение то ему больше всего подойдет масляный механизм. Для того, кто не может жить без больших скоростей и часто передвигается по трассам и автобанам идеальный вариант – газовый амортизатор.
Совет. Опытные водители советуют не экономить на амортизаторе. Некачественные механизмы замедляют разгон и торможение и ухудшают управляемость.
Если автовладельцу приходится путешествовать по ухабам, грунтовке и бездорожью то масляный вариант ему не подойдет, ведь масло может вспениться. Газовый амортизатор тоже не лучшее решение. С ним водитель и пассажиры чувствуют каждую кочку. В таких условиях подойдет газомасляный вариант.
Грамотный подбор амортизатора обеспечивает комфортное и безопасное передвижение.
Выбор автомобильного амотризатора — видео
Однотрубные или двухтрубные амортизаторы: KYB Excel-G против KYB Just-A-Gas
Всем привет!
В продолжение предыдущей истории о задней подвеске. В общем-то звук от сайлентов после замены ушел, но все-таки какое-то постукивание осталось. После нехитрых исследований, выяснилось, что, скорее всего, дело в задних амортизаторах(а в чем еще может быть?!):
Ну вот и встал вопрос о выборе новых амортизаторов. Спереди у меня стоят KYB Excel-G с момента покупки машины(
35к пробег и 3.5 года) и я особо на них не жалуюсь — единственное что, спустя несколько месяцев после покупки появилось какое-то пшиканье при проезде лежачего со стороны водителя, но лежачего во дворе, который выше стандартного насраный из асфальта, а не такой, как должен быть, типа составной, а на остальных такого не было. Но они не стучат, вроде сухие, давно я не смотрел, но и стоят передние, конечно же, космос.
Короче, покурив немного матчасти выясняется, что хорошие варианты это:
1. Kayaba Excel-G 343216 двухтрубный газомаслянный:
2. Kayaba Gas-A-Just 553162 однотрубный газомасляный:
Соответственно, его особенности:
— очень жесткий и ощущается буквально каждый шов на дороге
— авто становится мене комфортным, но более управляемым
— по легенде, устанавливаются такие аморты(такого типа, имею в виду) в основном на спортивные авто
— лучший теплоотвод, в следствии однотрубной конструкции, соотвтетсвенно с ними можно дубасить по плохим дорогам 24/7 и им нихрена не будет
— очень надёжные и хорошо подходят как для плохих, так и для хороших дорог, исходя из последнего пункта
— дороже на 3 копейки
По отзывам, читал на том же драйве, что одни люди хвалят эксель, вторые говорят, что эксель как желе и нужно брать гасэджаст…
Короче, надеюсь на помощь шарящих в этой теме людей.
Рассматриваю и другие варианты, если есть инфа об их хороших качествах, надёжности и комфорте.
Всем спасибо заранее!
Полезная статья о амортизаторах
Амортизаторы сегодня — это неотъемлемая часть подвески как на легковых, так и на грузовых автомобилях.
«Подвеска» автомобиля – общее понятие. Она служит для соединения колеса с кузовом автомобиля, но независимо от типа и конструктивных схем предназначена для обеспечения надёжного контакта колеса с поверхностью дороги и гашения колебаний кузова, вызванных неровностями дороги и инерционными силами при движении.
• При введении в подвеску упругого элемента (пружины или рессоры), толчок на кузов значительно смягчается, но вследствие инерции кузова колебательный процесс затягивается во времени, делая управление автомобилем трудным, а движение опасным. Автомобиль с такой подвеской раскачивается во всевозможных направлениях, и высока вероятность «пробоя» при резонансе (когда толчок от дороги совпадает со сжатием подвески в течение затянувшегося колебательного процесса).
• В современных подвесках, во избежание вышеперечисленных явлений, наряду с упругим элементом используют демпфирующий элемент – амортизатор. Он контролирует упругость пружины, поглощая большую часть энергии колебаний. При проезде неровности пружина, как и в предыдущем случае, сжимается. Когда же, после сжатия, она начнёт расширяться, стремясь превзойти свою нормальную длину, большую часть энергии зарождающегося колебания поглотит амортизатор. Продолжительность колебаний до возвращения пружины в исходное положение при этом уменьшится до 0,5 … 1,5 циклов.
Надёжный контакт колеса с дорогой обеспечивается не только шинами, основными упругими и демпфирующими элементами подвески (пружина, амортизатор), но и её дополнительными упругими элементами (буферы сжатия, резинометаллические шарниры), а также тщательным согласованием всех элементов между собой и с кинематикой направляющих элементов.
Таким образом, чтобы Ваш автомобиль «парил» над дорогой, между кузовом и дорожным полотном должны быть:
– шины
– основные упругие элементы
– дополнительные упругие элементы
– направляющие устройства подвесок
– демпфирующие элементы.
Шины первыми в автомобиле воспринимают неровности дороги и, насколько это возможно, в силу их ограниченной упругости, смягчают колебания от микропрофиля дороги.
Шины могут служить индикатором исправности подвески: быстрый и неравномерный (пятнами) износ шин свидетельствует о снижении сил сопротивления амортизаторов ниже допустимого предела.
Основные упругие элементы (пружины, рессоры) удерживают кузов автомобиля на одном уровне, обеспечивая упругую связь автомобиля с дорогой. В процессе эксплуатации упругость пружин меняется вследствие старения металла или из-за постоянной перегрузки, что приводит к ухудшению характеристик автомобиля:уменьшается высота дорожного просвета, изменяются углы установки колёс, нарушается симметричность нагрузки на колёса.
Пружины, а не амортизаторы удерживают вес автомобиля. Если дорожный просвет уменьшился и автомобиль «просел» без нагрузки, значит, пришло время менять пружины.
Дополнительные упругие элементы (резинометаллические шарниры или сайлентблоки, буферы сжатия) отвечают за подавление высокочастотных колебаний и вибраций от соприкосновения металлических деталей. Без них срок службы элементов подвески резко сокращается (в частности в амортизаторах: из-за усталостного износа клапанных пружин).
Регулярно проверяйте состояние резинометаллических соединений подвески. Поддерживая их работоспособность, Вы увеличите срок службы амортизаторов.
Направляющие устройства (системы рычагов, рессоры или торсионы) обеспечивают кинематику перемещения колеса относительно кузова. Задача этих устройств в том, чтобы сохранять плоскость вращения колеса (двигающегося вверх при сжатии подвески и вниз при отбое) в положении близком к вертикальному, т.е. перпендикулярно дорожному полотну.
Если геометрия направляющего устройства нарушена, поведение автомобиля резко ухудшается, а износ шин и всех деталей подвески, в том числе и амортизаторов, значительно ускоряется.
Отдельное внимание стоит уделить подвеске McPherson: во-первых, такая подвеска получила исключительное распространение на переднеприводных автомобилях, а во-вторых в этой подвеске амортизатор играет роль направляющего элемента и нагружен боковыми силами.
Демпфирующий элемент гасит колебания кузова, вызванные неровностями дороги и инерционными силами, а следовательно, уменьшает их влияние на пассажиров и груз. Он также препятствует колебаниям неподрессоренных масс (мосты, балки, колёса, шины, оси, ступицы, рычаги, колёсные тормозные механизмы) относительно кузова, улучшая тем самым контакт колеса с дорогой.
Амортизаторы, как демпфирующий элемент современной подвески, получили наибольшее распространение в силу сочетания эффективности в работе, надёжности и технологичности изготовления. Основной функцией амортизатора является обеспечение надёжного контакта колеса с дорогой, комфорта и безопасности.
Для выполнения своей функции амортизатор должен поглощать определённое количество энергии колебаний, и если точнее, то не поглощать, а преобразовывать её в тепловую. Количество поглощаемой энергии зависит от массы автомобиля, жёсткости пружины и частоты колебаний.
Работа гидравлического и гидропневматического амортизаторов основывается на двух основных свойствах жидкости: её несжимаемости и вязкости.
Все производимые в мире амортизаторы делятся на две группы:
• Гидравлические (или масляные)
• Гидропневматические (или газонаполненные)
Принцип работы гидравлического амортизатора достаточно прост. В рабочем цилиндре, заполненном специальной гидравлической жидкостью, перемещается шток с поршнем, имеющим точно калиброванную систему клапанов. Рабочие характеристики подбираются индивидуально для наилучшего гашения колебаний подвески каждого автомобиля.
Поясним формирование гидравлической характеристики амортизатора:
• Если все клапаны «намертво» закрыты, а прохождение гидравлической жидкости происходит только через обходной канал в поршне, получится абсолютно жёсткая линейная характеристика. Если включить в работу клапаны сообщения с компенсационной камерой – характеристика станет «мягче». Несимметричность объясняется тем, что клапан, открывающийся на «сжатии», имеет большее проходное сечение, чем клапан, работающий на «отбое».
• Если задействовать основные клапаны, расположенные в поршне, форма характеристики уже нелинейна и по мере открытия клапанов и увеличения общего проходного сечения каналов, становится всё менее «жёсткой».
Думая о настройке подвески, надо временно абстрагироваться от брендов и рекламных кампаний. Прежде всего надо решить, какой тип амортизаторов соответствует персональному концепту вашего драйва. Академические понятия функциональности амортизатора звучат весьма определенно – гасить вертикальные колебания. Кроме того, нельзя забывать и о влиянии амортизаторов на разгонную и тормозную динамику. Так, при разгоне автомобиль «приседает» назад, нагружая задние и разгружая передние колеса, снижая тем самым их сцепление с дорогой. При торможении наблюдается обратная картина. Основная нагрузка ложится на передние колеса, а задние лишь слегка притормаживают.
И в той и в другой ситуации идеальным было бы состояние, при котором автомобиль сохранял бы свое нормальное «горизонтальное» положение. Примерно та же картина и при маневрировании, но здесь нагрузка смещается не по осям, а по сторонам автомобиля. Резюмируя, можно сказать, что главной задачей амортизаторов является удержание колеса в постоянном контакте с дорогой во избежание потери контроля над автомобилем. Для чего колесо должно как можно мягче и четче обогнуть препятствие и так же четко и быстро вернуться на дорогу, обеспечивая необходимое сцепление. Современные тенденции сводятся к тому, что, к примеру, пружины или рессоры лишь поддерживают вес автомобиля. Всю остальную работу берут на себя именно амортизаторы, как более точный инструмент. Вот почему так важен их правильный выбор.
При работе амортизатора необходимо предусмотреть множество различных вариантов и характеристик его функционирования. Ведь дорога имеет куда более сложное покрытие, чем в теории, да и автомобиль едет не всегда по прямой. Нюансов очень много. К примеру, несколько последовательных кочек заставляют его работать прерывисто: не успев толком распрямиться, амортизатор снова должен работать на сжатие. Нужно обеспечить и комфортное обрабатывание мелких неровностей, а на крупных избежать полного сжатия амортизатора, грозящего его пробоем. Здесь, как нигде более, важен компромисс – оптимальный баланс между комфортностью и точной управляемостью. Следующая большая проблема – теплообразование. И чем выше вязкость жидкости или меньше перепускные отверстия поршня, тем выше жесткость амортизатора и больше выделяется температуры при его работе. Отвод тепла – очень важная задача. Но и минусовая температура доставляет немало проблем. При большом минусе масло, находящееся внутри амортизатора, может загустеть, что сделает амортизатор более жестким. Характеристики могут меняться до нескольких десятков процентов. В данном случае все решает правильный подбор масла. Далее вопрос – аэрация. Поскольку в современных амортизаторах наряду с маслом присутствует и некий газ, они могут смешиваться в процессе работы, и масло превращается в пену. А поскольку пена, в отличие от масла, может быть сжата, это резко снижает эффективность демпфирования. Не менее важный вопрос – расположение амортизаторов. Наиболее выгодное, с точки зрения работы, место – как можно ближе к колесу, точно перпендикулярно плоскости подвески. Установка амортизатора под углом (как это часто бывает) снижает его демпфирующую эффективность (отклонение от перпендикуляра подвески +/– 50О – эффективность амортизатора 68%). Все вышесказанное возводит амортизаторы с позиции банального (с точки зрения простого обывателя) автомобильного узла в сложнейшую и многогранную науку. И как в любой другой области, здесь также существуют различные конструкторские и компоновочные решения поставленных задач. По своей конструкции амортизаторы можно разделить на несколько основных типов. По архитектуре их принято делить на одно– и двухтрубные. По наполнению: жидкостные (гидравлические) и газовые (с гидравлическим газовым подпором). Существуют и чисто газовые амортизаторы, в которых используется очень высокое давление газа (порядка 60 атм), но они не столь распространены.
(Принципиальная схема двухтрубного гидравлического амортизатора)
Гидравлические двухтрубные амортизаторы – некогда самый распространенный и дешевый тип демпфирующих стоек. Они довольно просты по конструкции и не столь требовательны к качеству изготовления. Состоит такой амортизатор из двух трубок: рабочей колбы, где и находится поршень, и внешнего корпуса, предназначенного для хранения избыточного масла. Поршень перемещается во внутренней колбе, пропуская масло через собственные каналы и выдавливая часть масла через клапан, находящийся снизу колбы. Этот клапан иногда называют клапаном сжатия, поскольку зачастую он отвечает за перетекание масла именно в данном такте. Эта часть жидкости просачивается в полость между колбой и внешним корпусом, где сжимает воздух, находящийся при атмосферном давлении в верхней части амортизатора. При движении назад задействуются клапана самого поршня, регулируя усилие на отбой. Длительное время именно такая конструкция превалировала на рынке амортизаторов. Но годы эксплуатации выявили ряд ее недостатков. Основным минусом является вышеупомянутая аэрация. Особенно при интенсивной работе такого амортизатора. Замена воздуха азотом (азот, будучи инертным газом, не давал деталям амортизатора корродировать, в отличие от воздуха) несколько улучшила его работу, но не решила проблему полностью. Кроме того, такие амортизаторы, имея фактически двойной корпус, хуже охлаждаются, что также отрицательно сказывается на их работе. С другой стороны, если делать их большего диаметра, удается повысить демпфирующие характеристики, одновременно снижая рабочее давление и, как следствие, температуру.
…плюс газ
(Принципиальная схема регулируемого двухтрубного гидравлического амортизатора с газовым подпором (на примере конструкции амортизаторов фирмы Koni) )
Такие гидропневматические амортизаторы имеют схожую конструкцию и принцип действия с обычными гидравлическими двухтрубными стойками. Основное отличие в том, что вместо воздуха под атмосферным давлением находится инертный газ (чаще азот) под некоторым давлением (от 4 до 20 атм и более, в зависимости от назначения). Это и есть так называемый газовый подпор. Значение давления газа может быть различным для разных условий эксплуатации автомобиля. Кстати, чем больше диаметр патрона, тем меньшее необходимо давление газового подпора. Оно может различаться также для передних и задних амортизаторов. Чем же помогает газовый подпор? Прежде всего – пресловутая аэрация. Будучи под давлением, газ не смешивается с маслом столь сильно, как в предыдущем случае, улучшая работу амортизатора. Но полностью данная проблема не решена и здесь. Кроме снижения аэрации масла, газовый подпор способствует поддержанию автомобиля, выполняя роль дополнительного демпфера. То есть, даже если пружины уже сжались бы, газовый заряд в амортизаторе удерживает правильное положение автомобиля, что положительно влияет на его управляемость. Такой конструктивный подход позволяет инженерам более гибко подходить к настройкам работы амортизатора, делая его более универсальным, чем обычные гидравлические. Общая проблема всех двухтрубных амортизаторов – невозможность установки «вверх ногами». Этому мешает наполняющий их газ.
(Регулируемый амортизатор системы CDC на автомобиле Opel Astra разработки ZF)
Такие амортизаторы, как следует из названия, имеют лишь одну колбу, которая является и рабочим цилиндром, и корпусом одновременно. Работают они так же, как и двухтрубные, но в данной конструкции газ находится в том же цилиндре и отделен от масла особым плавающим поршнем (так называемая схема De Carbon). Газ (чаще азот) находится в своей камере, отделенной от масла, под высоким давлением (20–30 атм). Однотрубные амортизаторы не имеют нижнего клапана сжатия, как двухтрубные. Это означает, что всю работу по управлению сопротивлением и при сжатии, и при отбое берет на себя поршень. В этой связи, несмотря на кажущуюся простоту этого узла, подбор его конструкции, размера, формы и количества отверстий является весьма сложной задачей. В целом такие амортизаторы имеют высокие рабочие характеристики. Они еще точнее держат автомобиль, способствуя лучшей управляемости. Кроме того, они эффективнее охлаждаются, поскольку воздухом обдувается непосредственно рабочий цилиндр. Плюс к этому в тех же габаритах, что и двухтрубные амортизаторы, внутренний диаметр рабочей колбы будет больше, равно как и диаметр поршня. Это означает больший объем масла, более стабильные характеристики и, опять же, лучшая теплоотдача. Но есть и минусы. В отличие от своих двухтрубных «коллег», однотрубные более уязвимы от внешних повреждений. Замятая колба однозначно приводит к замене стойки, тогда как двухтрубные имеют своего рода страховку, или, если можно так назвать, щит в виде внешнего цилиндра. К минусам можно отнести также высокую чувствительность однотрубных амортизаторов к температуре. Чем она выше, тем выше давление газового подпора и жестче работает амортизатор. С другой стороны, однотрубные стойки можно устанавливать как угодно, поскольку газ плотно отделен от масла плавающим поршнем. Кстати, именно это обстоятельство позволяет автопроизводителям, устанавливая такой амортизатор штоком вниз, снижать неподрессоренные массы. Здесь же нужно сказать и о том, что часто можно встретить амортизаторы с надетой на них пружиной. Этот вариант конструкции не относится исключительно к однотрубным стойкам. Просто так добавляется дополнительный упругий элемент, а порой он и вовсе заменяет основную пружину. Такие конструкции часто имеют возможность регулировки клиренса автомобиля. Подкручивая особую винтовую гайку на корпусе амортизатора, поддерживающую пружину снизу, можно поднять или опустить автомобиль, соответственно поджав либо отпустив пружину. Своего рода эволюцией однотрубных амортизаторов являются «однотрубники» с выносной компенсационной камерой. В них камера с газовым подпором вынесена за пределы самого амортизатора в отдельный резервуар. Такая конструкция позволяет, не увеличивая размеры самого амортизатора, увеличить объем и газа, и масла, что серьезно влияет на температурный баланс (они более эффективно охлаждаются) и стабильность характеристик. Плюс к этому имеют больший рабочий ход. Но еще больший эффект от выносной камеры в том, что на пути масла, перетекающего из основного рабочего цилиндра в допкамеру, можно установить систему клапанов, которые будут играть роль клапана сжатия, как в двухтрубной конструкции. Отделив друг от друга клапана, работающие на сжатие и отбой, можно заложить много диапазонов регулировки. Можно менять жесткость работы амортизатора для различных скоростей движения поршня, например малую, среднюю и большую. И позиций таких регулировок может быть 10 и более. Порой можно встретить и весьма экстравагантную систему с набором перепускных клапанов. Кроме большого внешнего резервуара, амортизатор облеплен несколькими трубками, на концах которых находятся регулировочные головки под гаечный ключ или отвертку. По этим трубкам масло перепускается из над– и подпоршневых камер друг в друга. Регулируя эти перепускные каналы, можно получить нужные характеристики работы амортизатора на определенных режимах или, если быть точным, положениях поршня. То есть такие амортизаторы чувствительны не только к скорости перемещения поршня, но и к его позиции внутри колбы. Кроме этого, наличие большего числа трубок, по которым проходит масло, способствует лучшему его охлаждению.
(Магнитная жидкость; Плоский поток (параболический профиль скорости перемещения))
Кроме примеров борьбы с явлением аэрации, были и другие варианты совершенствования конструкции таких амортизаторов. Так, например, компания Monroe, используя особые заостренные бороздки на стенках рабочей колбы, добивалась точной настройки характеристик амортизатора как для спокойной, так и для активной езды. Нужно отметить и примеры регулируемых амортизаторов, построенных по двухтрубной газонаполненной схеме. Стандартные амортизаторы также обладают возможностью регулировки, но для этого их необходимо разбирать. А есть варианты конструкций, предлагающие внешнюю регулировку жесткости. Так, фирма Koni применяет особый регулировочный штырь, проходящий через шток. Загнутый конец этого штыря, поворачивая особую эксцентриковую шайбу, создает дополнительную нагрузку на нижние пластины, позволяя настроить усилия хода отбоя. Ряд фирм осуществляют регулировку жесткости работы амортизатора схожим образом, но с использованием системы перепускных каналов в штоке, отвечающих за протекание масла, минуя дроссель. Интересный вариант регулировки жесткости предлагает фирма Kayaba. На ее амортизаторах серии AGX используется клапан, расположенный сбоку амортизатора в нижней части стойки, также регулирующий перепускание масла в обход поршня. У конструкций с выносными резервуарами возможностей настройки, как было сказано выше, куда больше, но все это механические системы, требующие остановки и ручной корректировки. Такой вариант мало подходит к современным серийным автомобилям, производители которых стремятся создать водителю и пассажирам максимальный комфорт и удобства. Для этих целей разрабатываются новые варианты амортизаторов, имеющих автоматические регулировки жесткости. Первые такие устройства представляли собой сложнейшие гидравлические системы, работающие под высоким давлением и регулирующие характеристики работы амортизаторов посредством изменения давления масла в рабочем цилиндре. В настоящее время им на смену пришли иные устройства, позволяющие изменять характеристики работы амортизаторов посредством электрических клапанов, причем как в ручном, так и в автоматическом режиме. В качестве примера можно привести систему CDC (Continuous Damping Control – непрерывный контроль демпфирования) фирмы ZF, использованную на автомобиле Opel Astra. Здесь применена схема обычного двухтрубного амортизатора с газовым подпором. Регулировка усилия на сжатие и отбой осуществляется посредством двух электромагнитных клапанов, установленных сбоку в нижней части амортизатора и внутри самого поршня. Процессорное управление отслеживает множество параметров (скорость, вертикальное ускорение каждого колеса, угол поворота руля и т. д.) и регулирует жесткость по каждому из амортизаторов в отдельности. Есть и куда более изящная разработка, имеющая, на мой взгляд, весьма радужные перспективы. В прошлом году компания General Motors представила магнитные амортизаторы на моделях Cadillac Seville и Chevrolet Corvette. Совместно с корпорацией Delphi была разработана система MRC (Magnetic Ride Control – магнитный контроль перемещения). В данной системе отсутствуют привычные способы регулировки усилия. Всю работу берет на себя магнито-реологическая жидкость. Эта жидкость работает как и в обычных амортизаторах, но при этом под воздействием электромагнитного поля, генерируемого специальными электромагнитными катушками, она способна менять свою вязкость. Причем менять с частотой 1000 раз/сек, и регулировка происходит фактически мгновенно. Реакция системы занимает всего одну миллисекунду. Нет ни двигателей, ни соленоидов, ни каких бы то ни было сложных клапанных систем. Такой магнитный амортизатор проще своих классических «коллег», но, к сожалению, пока не дешевле. Виной тому все еще высокая стоимость устойчивых к расслоению магнито-реологических жидкостей с достаточно широким температурным диапазоном работы. Но очень похоже, что будущее за подобной схемой. Уж очень много преимуществ. Упрощаются сам амортизатор и подвеска. Исключается необходимость в стабилизаторах поперечной устойчивости. Потрясающие возможности контроля жесткости подвески. Много плюсов.
