Зачем в автомобиле амортизаторы

Во времена, когда автомобили развивали скорость не более 30 км/ч, в амортизаторах особой нужды не было. Но когда скорость начала расти, стало понятно, что управлять машиной без устройства, которое будет гасить неровности дороги и раскачку кузова, просто небезопасно и к тому же не комфортно.

Так и были разработаны амортизаторы. Первые варианты представляли собой закрученный в спираль резиновый шланг, потом появились фрикционные диски сухого трения (прообраз сегодняшних рессор).

Но вершиной качественной амортизации стали поршневые маслянистые механизмы, разработанные в 50-х, которые идеально способствуют плавности хода, гашению колебаний и постоянному контакту колес.

Принцип работы

Именно последний вариант наиболее интересен, так как большинство современных амортизаторов разработаны на их основе.

Что из себя представляет автомобильная стойка?

Широкий круг водителей наполнен различными дебатами. Так, большинство шоферов утверждают, что амортизаторы бесполезны. Они говорят мол пружина, вот кто действительно гасит всю вибрацию. Согласен, но скажите знатоки, а кто возьмется погасить вибрацию самой пружины? Я вам отвечу, во всей подвески автомобиля не найдется детали способной выполнить такую задачу лучше стоек. Движение же без них, приведет к жуткой тряске, которая не только доставит определенные проблемы пассажирам транспортного средства, но и затруднит передвижение машины в общем, так как уровень сцепления колес с асфальтом значительно снизится. К тому же амортизатор, кроме поглощения вертикальных нагрузок, контролирует еще и крен кузова по горизонтали.

Стойка – это тот же амортизатор, но в другой оболочке. Соответственно по области применения, их также разделяют на передние и задние. Особого отличия в них нет, целью и тех, и других является эффективное снижение нагрузки на конструкцию автомобиля, исходящую от ям, выбоин, канав и прочих сюрпризов отечественной дороги. Конструкция автомобильной стойки, включает в себя следующие элементы:

• Корпус (опора), на котором находится крепление;
• Рабочее вещество;
• Шток амортизатора, оснащенный кожухом и креплением;
• Поршень;
• Клапан отдачи и сжатия;
• Кольца;
• Цилиндр;
• Пружина;
• Уплотнители.

Причем абсолютно не важно передняя стойка автомобиля или задняя, главные «персонажи» останутся неизменными. Гашение колебаний осуществляется посредством движения поршня на штоке по цилиндру, наполненному рабочим веществом. Таким образом, под весом машины удается превратить кинетическую энергию в более спокойную тепловую.

Виды и типы амортизаторов

Под видами амортизаторов обычно подразумевают состав демпфера, который находится в рабочей камере цилиндра:

• Масляные (иногда называют гидравлическими). Работают за счет перетекания масла из одной камеры в другую;
• Газо-масляные или газо-гидравлические. Демпферная камера заполнена газом;
• Газовые. Поршень работает за счет разницы давления газа в камерах.

А вот под типами амортизаторов обычно подразумеваются особенности их конструкции. Сегодня их более 4 видов — это однотрубные, двухтрубные, регулируемые, адаптивные и в отдельный класс также можно записать спортивные. Подробнее о каждом из них, ниже.

Однотрубные

Данные амортизаторы имеют только один цилиндр. Из-за этого в качестве демпфера предпочтительно используется газ (в нижней камере). Камеры разделены поршнем. Во время наезда на кочку, для компенсации нагрузок, поршень ударяется об плавающий клапан, а постоянное давление в газовой камере возвращает его на место.

Это интересно: Принцип работы и устройство электроусилителя рулевого управления в автомобиле

Такие амортизаторы достаточно дорогие в изготовлении, зато лучше всего демпфируют нагрузки. Но при этом они достаточно хрупкие и недолговечные. Преимущественно их устанавливают только на передней оси.

Двухтрубные

Принцип работы двухтрубных или двухцилиндровых клапанов заключается в компенсации нагрузки за счет перетекания маслянистой жидкости из одного цилиндра в другой через донный клапан.

Оба цилиндра устанавливаются соосно. Рабочая камера заполнена маслянистой жидкостью, а внешняя газом (зачастую, азотом). Когда колесо наезжает на кочку поршень выжимает масло через клапан во внешнюю камеру, а после ослабления нагрузки давление азота выталкивает жидкость назад в рабочую камеру.

Двухтрубные амортизаторы выдерживают большие нагрузки, долговечные и простые в изготовлении. Чаще всего их устанавливают на задней оси. Единственный недостаток, при длительных высоких нагрузках возможно вспенивание масла и снижение эффективности.

Регулируемые

Это уже амортизаторы премиум-класса, которые устанавливаются в автомобилях с функцией регулировки жесткости подвески. Суть в том, что вместе с цилиндром, конструкцией предусмотрен дополнительный резервуар с демпфирующей жидкостью и небольшая насосная станция.

В зависимости от выбора характеристик подвески (настройка производится электроникой из салона), насос закачивает в рабочую камеру тот или иной объем жидкости.

Адаптивные

Данный тип амортизаторов также тесно сотрудничает с электроникой и целым арсеналом датчиков, которые анализируют дорожное покрытие, клиренс, поведение каждого колеса в отдельности, уровень крена и т.д.

Когда параметры отклоняются от заданных производителем рекомендуемых показателей, электроника адаптирует работу каждого амортизатора с помощью магнитного поля, которое создается под воздействием катушек.

Магнитное поле воздействует на масло в цилиндре, в составе которого находятся частички металла. За счет этого пропускное сечение клапана меняется за доли секунды.

Спортивные

Как известно, спортивные автомобили никак не годятся для повседневной эксплуатации. По большей части это связано как раз с амортизаторами.

Дело в том, что при разработке болида производитель рассчитывает нагрузки на подвеску из расчета воздействия высоких скоростей и крутых маневров, с чем в повседневной жизни автомобилисту сталкиваться не приходится.

Такие амортизаторы отличаются повышенной жесткостью, усилены против механического воздействия и имеют дополнительную стабилизацию. Также они могут иметь любую из вышеперечисленных конструкций.

Зачастую, на спортивные автомобили устанавливают однотрубные усиленные спереди и двухтрубные сзади, также усиленные.

Общее положение

Амортизатор в любом автомобиле устанавливается на подвеске. Его основное положение приходится на расстояние между нижним рычагом и кузовом автомобиля. Данная конструкция считается общей для всех типов транспортных средств. Независимо от типа используемой подвески, амортизатор выполняет главную роль в работе всего механизма ходовой части и оберегает ее от быстрого износа. Также, устойчивость автомобиля зависит от типа и состояния демпферного механизма амортизатора, так как именно эта деталь способствует уменьшению раскачки автомобиля на дороге. Плавность и комфорт подвески любого транспортного средства – это также заслуга амортизатора.

Вариантов данного устройства насчитывается несколько, а также их разделяют типы конструкций и использования иных материалов. Объединяет данные механизмы лишь то, что в каждом из них находится жидкость масляного типа.

При работе демпферного механизма масло проходит через специальные перепускные клапаны, тем самым создает сопротивление, что и является демпферным эффектом.

Давайте более детально рассмотрим принцип и устройство амортизатора наполненного газом.

«Двухтрубники»

Они состоят из двух цилиндров, которые заключены один в другой. Во внутреннем цилиндре, полностью заполненном маслом, перемещается поршень, который связан штоком с рычагом подвески или кузовом. Внешняя полость выполняет функцию компенсационного объема, куда уходит «ненужная» жидкость, вытесняемая штоком. Гашение колебаний происходит благодаря трению масла при его прохождении сквозь калиброванные клапаны и отверстия, расположенные на дне внутреннего цилиндра и поршне.

Такое устройство считается классическим. Конструкция является эффективной, простой и надежной, а главное дешевой за счет проверенной опытом технологией изготовления.

Но в последнее время «двухтрубники» встречаются редко. Основная причина такой непопулярности — частый перегрев. Двойные стенки препятствуют охлаждению (эффект термоса), и при быстрой езде по неровным дорогам масло может закипеть, и амортизатор перестает функционировать. Этому еще способствует соприкосновение воздуха с рабочей жидкостью во внешнем цилиндре. Из-за повышения температуры в нем образуется вещество, которое ухудшает характеристики масла.

Поэтому «двухтрубники» не устанавливают под наклоном, превышающим 45 градусов, а это часто затрудняет их монтаж.

Почему изнашиваются амортизаторы

Износ амортизатора происходит по причине обильного тепловыделения устройства и ударных нагрузок на рабочую камеру устройства.

Когда масло стремится из негативной камеры в позитивную, происходит нагрев детали. Под действием тепла гильза расширяется, деформируется шток, что вызывает протечку РЖ через сальники, уплотнители.

Отдельный эффект производят ударные нагрузки. При сильной деформации деталь испытывает критические перегрузки и может выйти из строя.

Однотрубные демпферы

Однотрубные демпферы представляют собой один цилиндр. Объем штока, который входит в амортизатор, компенсирует камера с газом, отделенная от жидкости специальным плавающим поршнем (иногда мембраной). В связи с этим такие амортизаторы называются газовыми или газонаполненными.

Благодаря одинарным стенкам однотрубные амортизаторы прекрасно охлаждаются, а, соответственно, их срок службы увеличивается. Поэтому «однотрубники» часто используются на спортивных автомобилях.

В таких амортизаторах масло находится под чрезвычайно высоким давлением (до 30 атмосфер) и никак не контактирует с воздухом, именно поэтому вероятность формирования вредной эмульсии сведена к нулю. Таким образом, для установки такого демпфера подходит любое положение.

Но у газовых амортизаторов есть и недостатки. Первый и самый главный — это низкая эффективность, если сравнивать с двухтрубными, так как перепускные клапаны и отверстия располагаются только на поршне, а, следовательно, их количество и диаметр ограничены его размерами.

А еще однотрубные демпферы боятся повреждений. Например, если камень с дороги попадет на стенку цилиндра, то поршень может заклинить.

Что лучше купить

При подборе амортизаторов следует учитывать конструкцию ходовой части автомобиля и условия эксплуатации. Если машина передвигается по шоссейным дорогам на повышенных скоростях, то следует выбрать стойки с газовым подпором. За счет плотного контакта между покрышкой и дорожным полотном улучшается управляемость и повышается устойчивость при прохождении поворотов. Для любителей спортивного стиля управления подойдут изделия с увеличенным усилием сжатия и отбоя (например, Ultra SR от KYB), но следует учесть увеличение жесткости подвески.

Для сторонников спокойного ритма движения подойдут масляные амортизаторы. Изделия жидкостного типа и стойки с газовым подпором обладают сопоставимым ресурсом, который зависит от качества изготовления, корректности установки либо условий эксплуатации. При подборе комплектующих следует обращать внимание на цену: дешевые изделия от мелких китайских компаний не отличаются высоким качеством изготовления, а уменьшение себестоимости достигается упрощением конструкции и применением сырья низкого качества.

При поиске ответа на вопрос, какие стойки лучше, следует учитывать интенсивность эксплуатации. Например, при среднегодовых пробегах 5-8 тыс. км можно использовать изделия Al-Ko или QH, обладающие ресурсом до 20 тыс. км. Если техника используется ежедневно, то следует выбирать продукцию компаний Sachs/Boge, KYB или Monroe.

Какие еще производители предлагают амортизаторы высокого качества?

Конструкция

Стандартная конструкция двухтрубных амортизаторов так же включает в себя шток с поршневым клапаном. Шток перемещается вверх и вниз внутри наполненного маслом цилиндра, называемого рабочей камерой. Клапан отдачи состоит их трех типов базовых элементов, контролирующих поток масла:

— перфорированных гибких дисков, необходимых для контроля усилий при малой скорости поршня 0,12м/сек.;

— набора гибких дисков для контроля усилий при средней скорости 0,42м/сек.;

— перфорированного центрального цилиндра или спряженного клапана, контролирующего усилия, возникающего, при движении штока с высокой скоростью 0,76 м/сек.

Так же в двухтрубных амортизаторах в основании рабочей камеры расположен клапан сжатия. Конфигурация этого клапана схожа с поршневым клапаном, но составные части расположены в обратном порядке. Размер этого клапана меньше, т.к. он рассчитывается с учетом упругой силы сжатой пружины и других эластичных элементов подвески.

Рекомендации по защите амортизаторов

Существуют способы продлить срок эксплуатации стоек машины.

1. В зимние морозы рекомендуется начинать движение на машине в «щадящем» режиме. При отрицательной температуре масло в стойках густеет и не может стабильно работать в аморте. Если при -20 градусах резко начать движение, стойки не смогут нормально отработать неровности, что спровоцирует их износ.
2. На дорожной подвеске не следует агрессивно ездить по грунтовкам или бездорожью. Короткоходные стойки не рассчитаны на работу с большими неровностями, что будет заставлять их складываться на полную длину.
3. Стабильно проверять состояние подвески. Разбитые рычаги могут передавать импульс на амортизатор с искажением или под неправильным углом. Если в ходовой части присутствуют разболтанные элементы, стойки также будет расшатывать. Это способствует их быстрому износу и отказу.
4. Заранее узнать срок эксплуатации элементов подвески и своевременно менять амортизаторы комплектом. Опытные автомобилисты при повреждении одного аморта рекомендуют менять оба элемента. Новая стойка примет на себя увеличенную нагрузку, пытаясь компенсировать отставание изношенного элемента.
5. Не перегружать машину избыточным грузом. Когда масса машины превышает допустимые пределы, стойки перед ездой сильно сжимаются – автомобиль ложится на брюхо. При этом, гидравлика не может нормально работать на полный ход. Это способствует передаче удара на кузов транспорта и усиленному износу подвески. Идеальным для легкового авто считается нагрузка в 400-500 кг. Что равняется 4 взрослым пассажирам и небольшому грузу в багажнике.

Исторические факты

Заглянем в историю… На первых машинах амортизаторов не было вообще. Их роль отлично выполняли обычные рессоры — вибрация кузова гасилась благодаря трению стальных листов друг о друга. Но инженерам пришлось конструировать отдельные демпферы (амортизаторы) для безопасности и комфорта, так как скорости экипажей с годами стремительно росли вверх.

Сначала конструкторы представили амортизаторы в виде пакета сжатых фрикционных дисков. Во время работы подвески они с усилием поворачивались относительно друг друга, поглощая энергию вибрации. Но такие конструкции быстро изнашивались и перегревались.

Выход нашли в 20-е годы прошлого столетия.

В качестве рабочего тела начали использовать жидкость, которая препятствовала излишней вибрации автомобиля, перетекая из одной емкости в другую через калиброванные отверстия.

Вообще-то, такого рода гидравлический амортизатор может быть различной формы, но со временем очень популярными стали телескопические демпферы. Они имеют небольшую массу, компактные размеры и в то же время обладают высокой надежностью и прекрасным охлаждением. Такие конструкции устанавливаются на транспортных средствах и сегодня.

TheDifference.ru определил, что разница между стойкой и амортизатором заключается в следующем:

Амортизатор может быть частью стойки, но не наоборот, так как стойка по сути является амортизатором, обвешанным рулевой тягой и упором пружины. У стойки усиленный корпус и шток по сравнению с амортизатором. Стойка дороже амортизатора. Стойка способна воспринимать серьезные боковые нагрузки, а амортизатор просто гасит колебания. Стойка придает большую надежность автомобилю, чем простой амортизатор. Неисправность стойки не совместима с безопасным вождением, неисправный амортизатор доставляет неудобство водителю, но машина остается на ходу.

Стойка стабилизатора

Передняя и задняя стойка автомобиля не единственный подобный механизм в конструкции машины. Не менее важным элементом подвески современного транспортного средства является стойка стабилизатора, которая соединяет между собой кузов и подвеску. Ее предназначение – это снижение крена при поворотах, а также удерживание машины от раскачивания при разгоне и торможении. То есть, данная деталь облегчает управление авто, при этом улучшая и безопасность пассажиров при передвижении.

Стойки стабилизатора автомобиля могут быть: симметричными и несимметричными. Первые – универсальные, то есть подходят на обе стороны подвески. Вторые, же разделяются на левые и правые, учтите это при выб оре. Не забывайте и о том, что габариты детали также могут быть разными.