Диагностика амортизаторов легковых автомобилей

Амортизаторы гасят колебания колес и кузова, обеспечивая надежный контакт шин с дорогой и препятствуя кренам автомобиля при маневрировании.

Общие сведения

Автомобильные амортизаторы создают сопротивление вертикальному перемещению колес относительно кузова. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили гидравлические амортизаторы. В них сопротивление достигается за счет перетекания вязкой жидкости через калиброванные отверстия и клапаны. Конструкции разных типов амортизаторов представлены на рис. 1.

Характеристика амортизатора — зависимость, описывающая, как изменяется сила сопротивления перемещению штока при разных его скоростях (рис. 2). Необходимые характеристики закладываются при конструировании, испытании, доводке автомобиля и зависят от конструкции амортизатора: размеров его поршня, цилиндра, отверстий клапанов, а также свойств амортизаторной жидкости.

Основной неисправностью амортизатора является изменение его характеристики, приводящее к ухудшению гашения колебаний. Наиболее частые причины — нарушение герметичности (попадание воздуха в цилиндр), износ или механические повреждения деталей.

При неисправных амортизаторах ухудшается сцепление колес с поверхностью дороги, и автомобиль начинает хуже слушаться руля, отклоняясь от заданной траектории движения. Например, при движении в повороте по неровной дороге автомобиль самопроизвольно смещается "наружу", распрямляя траекторию. Увеличиваются крены кузова при прохождении поворотов и интенсивном торможении. При проезде значительных неровностей даже на небольшой скорости возможны пробои подвески (Полностью выбирается ход подвески, при этом амортизатор не успевает погасить колебание колеса.), сопровождаемые сильным ударом в области колеса с неисправным амортизатором. Кроме того, при изношенных амортизаторах:
  • увеличивается тормозной путь автомобиля;

  • снижается скорость начала аквапланирования (Образование водяного слоя между шиной и поверхностью дороги, приводящее к потере их сцепления.);

  • избыточные колебания кузова снижают курсовую устойчивость автомобиля;

  • возможен увод в сторону при торможении на средних и высоких скоростях;

  • уменьшается реальная грузоподъемность автомобиля (пробои подвески возникают при меньшей загруженности);

  • снижается комфорт и повышается утомляемость водителя.
Частично или полностью заклинившие амортизаторы делают автомобиль более жестким, приводя к сильной тряске на неровностях.

Неисправные амортизаторы ускоряют износ многих деталей и узлов ходовой части: подшипников ступиц, шин (характерный "пятнистый" износ), пружин или рессор, опор стоек подвески, резинометаллических шарниров (сайлент-блоков), шаровых шарниров, узлов рулевого управления, шарниров равных угловых скоростей (ШРУСов) и т. д.

Существует несколько методов определения состояния амортизаторов: визуальный осмотр, снятие характеристики, методы колебаний кузова или колес. Два последних метода заключаются в диагностировании не самих амортизаторов, а работы подвески в целом. При этом на результаты испытаний в определенной степени влияет состояние шарниров, пружин, стабилизаторов, давление в шинах и пр.

Визуальный осмотр

Является самым простым способом диагностики, не требующим специального оборудования. Он позволяет выявить только внешние повреждения амортизатора — коррозию, задиры, деформацию корпуса или штока, негерметичность уплотнений, приводящую к подтекам амортизаторной жидкости. Изменение характеристик, например из-за износа клапанов, визуально определить невозможно.

Снятие характеристики амортизатора

Амортизатор устанавливают на специальный стенд (фото 1). Измеряя усилия сжатия и отбоя на разных режимах, получают характеристику, а затем сравнивают ее с номинальной. Этот способ позволяет наиболее достоверно оценить работоспособность амортизатора, поэтому используется производителями для испытаний и контроля качества своей продукции, а также при сертификации.

На станциях технического обслуживания такой метод не применяется из-за высокой стоимости оборудования и значительной трудоемкости снятия и установки амортизаторов.

Метод колебаний кузова

Этот метод заключается в исследовании затухания колебаний кузова после его раскачивания и оценивает работу подвески только при малых скоростях движения штока амортизатора. В большинстве случаев позволяет достоверно установить лишь полную потерю его работоспособности: если шток перемещается практически без сопротивления либо амортизатор заклинило, а также разницу состояний амортизаторов одной оси.

Подсчет количества колебаний после раскачки кузова является простейшим и доступным способом, но и наименее точным. При исправных амортизаторах после интенсивного толчка автомобиля вниз кузов должен подняться, опуститься и при последующем подъеме остановиться. То есть колебания должны прекратиться за полтора периода. Полностью неисправные амортизаторы позволят кузову совершить более трех полных колебаний вверх-вниз. Если неисправен только один из них, колебания кузова будут частично гаситься другими, что практически невозможно оценить на глаз.

Более точная оценка работоспособности амортизаторов проводится при помощи специальных приборов и стендов.

Использование прибора с датчиком перемещения. Прибор состоит из блока, в котором размещены ультразвуковой датчик, вычислительное устройство, управляющие клавиши, дисплей и печатающее устройство, а также источник ультразвука. Блок закрепляется на крыле автомобиля с помощью присосок, а источник кладется на пол рядом с колесом (фото 2). В память устройства предварительно вводят опорные данные (Результаты измерений, полученные на аналогичном автомобиле с заведомо исправными амортизаторами. Как правило, базы опорных данных поставляются производителем в комплекте с оборудованием.) автомобиля. Крыло с закрепленным блоком однократно толкают вниз. Прибор регистрирует колебания и вычисляет коэффициент (Число, характеризующее затухание колебаний. Чем быстрее затухают колебания, тем больше значение коэффициента.) их затухания (рис. 3). Если его значение лежит в пределах:
  • от 100 до 65% — затухание колебаний достаточное;

  • от 64 до 60% — затухание умеренное;

  • от 59 до 0% — затухание недостаточное.
Шок-тест (shock-test) проводится на стенде, состоящем из небольшого пневматического подъемника и устройства с подпружиненными рычагами, отслеживающего вертикальные перемещения кузова (фото 3). Автомобиль устанавливают на платформу передними или задними колесами. Рычаги устройства зацепляют снизу за колесные арки. Колеса испытуемой оси приподнимают на высоту 10 см, а затем резко отпускают, вызывая колебания кузова, а вместе с ним и рычагов. По результатам теста компьютер стенда вычисляет коэффициент затухания колебаний для каждого амортизатора испытуемой оси (рис. 4). Если значение коэффициента составляет:
  • от 22 до 65 — гашение колебаний достаточное;

  • от 16 до 22 — гашение умеренное;

  • от 0 до16 — гашение недостаточное.
Предельно допустимая относительная разность (Разность, деленная на большее значение. Например, если один коэффициент равен 60, а второй — 45, то их относительная разность равна (60-45)/60=0,25 или 25%.) между коэффициентами для амортизаторов одной оси составляет 22%.

Резкое торможение с "клевком" проводится, как правило, лишь при экспресс-диагностике (Как правило, линия экспресс-диагностики устанавливается в зоне "приемки" станции технического обслуживания и осуществляет общую поверхностную диагностику ходовой части. Помимо испытаний амортизаторов проверяет эффективность работы тормозных систем и боковой увод автомобиля при отпущенном рулевом колесе). Стенд (фото 4) состоит из вмонтированных в пол платформ с датчиками, вычислительного устройства и монитора. Для проведения измерений автомобиль плавно заезжает на платформы и резко затормаживается. При этом кузов начинает колебаться. Датчики фиксируют изменение нагрузки на платформы. По количеству и интенсивности колебаний вычислительное устройство оценивает эффективность работы амортизаторов. Точность измерения этим способом невелика и зависит от конструкции подвески автомобиля.

Метод колебаний колес

Такой метод точнее моделирует реальные условия работы амортизаторов и позволяет детальнее определить степень их износа. Он реализуется в линиях экспресс-диагностики двумя способами: амплитудно-резонансным и EUSAMA (European Association Of Shock Absorber Manufacturer — Европейская ассоциация производителей амортизаторов). В обоих случаях автомобиль устанавливается на специальные платформы, которым по очереди сообщаются вертикальные колебания колес.

Амплитудно-резонансный способ заключается в изучении амплитуды (величины перемещений) платформы с установленным на нее колесом автомобиля (фото 5). Платформе сообщаются колебания частотой около 16 Гц. По мере их затухания наступает резонанс (Возрастание амплитуды колебаний при совпадении собственной частоты подвески автомобиля и частоты колебаний платформы). Чем больших значений достигает амплитуда, тем хуже амортизатор гасит колебания. Сравнивая результаты измерений с опорными данными, стенд выдает заключение об эффективности работы амортизатора (рис. 5).

Для наглядности компьютер стенда пересчитывает полученные значения амплитуд в процентный коэффициент эффективности амортизатора. Если этот показатель:
  • более 60% — работа амортизатора нормальная;

  • от 60 до 40% — амортизатор слабо гасит колебания;

  • менее 40% — состояние амортизатора неудовлетворительное.
На практике разность коэффициентов (не путать с разностью амплитуд) для колес одной оси более 10% свидетельствует о неисправности амортизатора с меньшим коэффициентом.

Способ EUSAMA непосредственно оценивает способность подвески колеса удерживать его контакт с неровной дорогой. Стенд (фото 6) отслеживает силу, с которой колесо автомобиля воздействует на платформу. Измерения производятся сначала на неподвижной платформе, а затем в процессе затухающих колебаний, начиная с частоты 25 Гц. По результатам измерений компьютер вычисляет "коэффициент сцепления" колеса с опорной поверхностью, выраженный в процентах (рис. 6). Он равен отношению минимальной нагрузки во время колебаний к нагрузке на неподвижную платформу.

При коэффициенте:
  • более или равном 45% — подвеска обеспечивает достаточное сцепление;

  • менее 45, но более 25% — слабое сцепление;

  • меньше 25% — недостаточное сцепление.
Предельно допустимая относительная разность коэффициентов для колес одной оси составляет 0,15.

Результаты проверки амортизаторов с использованием приборов и стендов выдаются на дисплей или (и) в виде распечатки. В ней могут присутствовать графики колебаний, весовая нагрузка осей, значения вычисленных коэффициентов для каждого амортизатора, разность коэффициентов для колес одной оси и т. п. Образцы распечаток с расшифровкой условных обозначений представлены на рис. 3 — 6.

Рекомендации

При появлении явных признаков неисправности амортизаторов, например значительных подтеках жидкости, целесообразнее произвести их замену без диагностики.

Желательно менять сразу оба амортизатора на одной оси, даже если из строя вышел только один.

Если амортизаторы имеют пыльник, предохраняющий поверхность штока от грязи, то при повреждении его следует немедленно заменить, иначе загрязнение штока быстро повредит уплотнение.

Наличие свободного хода (практически без сопротивления) штока двухтрубного амортизатора не всегда означает его неисправность. Возможно, из-за хранения в горизонтальном положении воздух, находившийся в компенсационной полости, попал в рабочий цилиндр. Для восстановления работоспособности амортизатора его достаточно "прокачать", совершив несколько (3—5) полных ходов штока, удерживая амортизатор в вертикальном положении.

При сильных морозах жидкость в амортизаторе может загустеть, его сопротивление возрастает и автомобиль становится "жестким". Это может быть следствием низкого качества амортизаторной жидкости или несоответствия типа амортизатора климатическим условиям. Чтобы избежать чрезмерных нагрузок на кузов и подвеску, первые 1—2 километра после стоянки желательно двигаться с небольшой скоростью. В процессе движения жидкость нагреется, и амортизатор восстановит свои характеристики.

Средний срок службы амортизаторов зависит от многих факторов — качества изготовления, состояния дорог, исправности подвески, манеры вождения. Желательно проводить диагностику амортизаторов при каждом ТО автомобиля.

При диагностике амортизаторов на стендах недопустимо фиксировать автомобиль стояночным тормозом. Это может исказить результаты измерения из-за дополнительного сопротивления колебаниям, а иногда приводит и к поломке оборудования.

Амортизаторы легковых автомобилей проходят сертификацию по ОСТ 37.001.440-86, допускающему отклонения сил сопротивления амортизатора от номинальных значений до +15% при отбое и +20% при сжатии. Поэтому возможно, что при диагностике автомобиля с новыми амортизаторами оборудование покажет недопустимую разность эффективности их работы.

В каждом из диагностических способов происходит измерение разных физических величин, поэтому нельзя сравнивать между собой результаты измерений по разным методам.

Пневмоподушки на Мерседес
+38 (063) 715-47-03
Находимся в г. Киеве

pnevmo-1

Наши партнеры

Комментарии

факты про амортизаторы

Амортизаторы Bilstein (Бильштайн) - это легендарное имя немецкого качества. Амортизаторы Bilstein с большим успехом начали в 1954 году устанавливаться на автомобили Mercedes-Benz, а теперь высоким авторитетом они пользуются и у BMW, Jaguar, Porsche, Maseratti, Subaru и у многих других всемирно известных брендов. Таким образом, Бильштайн стал занимать лидирующие позиции в мировом производстве амортизаторов.