Стакан, подшипник, опора: к чему крепятся амортизаторы и почему там что-то ломается?
Что такое амортизаторы или амортизаторные стойки, знают все. Или хотя бы догадываются, зачем они нужны в общих чертах. И это нормально: про стойки и амортизаторы написано очень много всякого разного, полезного, толкового или хотя бы интересного. Про то, как эти детали крепятся к кузову, говорят мало. Вроде есть там какой-то «опорник», есть какой-то «стакан». А ещё что-то иногда может там хрустеть, трещать, стучать или даже отваливаться. Что именно?
«Задача у нас простая».
Начнём всё-таки с амортизаторов. Иногда встречается мнение, что они нужны для того, чтобы машину не трясло, чтобы ехать в ней было мягко и комфортно. Это не совсем так. За мягкость отвечают пружины – упругие элементы (сегодня не будем говорить про рессоры, пневмо- или гидроподвеску, у которых есть свои особенности). Амортизаторы нужны для обратной задачи: гасить те колебания кузова, которые начинаются во время работы пружин. Если амортизатор убрать, кузов будет очень долго раскачиваться на пружинах, колёса будут скакать по неровной дороге, а машина перестанет нормально управляться. Нечто похожее возникает при неисправности амортизаторов, когда они не способны выполнять свои функции.
Чтобы закрепить пружину, большого ума не надо. Достаточно упереть её нижним концом в деталь подвески (рычага или балки), а верхним – в кузов или деталь, прочно соединённую с кузовом. В случае с амортизационной стойкой конструкция получается чуть сложнее (только потому, что в ней объединены амортизатор, пружина, поворотный кулак и рычаг подвески), но пока это не важно.
Важно, что в конструкции стойки есть такой же амортизатор, который тоже надо куда-то крепить. И если в задней подвеске крепление амортизатора довольно примитивное, то в передней оно заметно сложнее. Оно понятно: если сзади амортизатор должен работать только в одной плоскости, то в передней он ещё должен как-то крутиться вокруг своей оси вместе с передним управляемым колесом. Этим и обусловлена разница в креплениях амортизаторов и стоек. Начнём с более сложной конструкции – с крепления передней амортизационной стойки.
Тот самый «опорник»
Если стойка должна вращаться, то в ней должен быть подшипник. И вот как раз такой опорный подшипник и есть тот самый механизм, соединяющий кузов и стойку. По своей сути это обычный подшипник качения с очень прочной обоймой. Эта обойма должна выдерживать все удары, которые может испытать колесо и предать его стойку. Обойма с помощью металлической площадки крепится к стакану кузова. Через центр подшипника проходит шток амортизатора. В общем-то всё: на этом конструкция заканчивается. Я же говорил, что ничего сложного в ней нет, не так ли?
Да, теоретически всё сделано очень просто и надёжно. Но, как и любой другой подшипник, опорный подшипник (или по-братски «опорник») имеет свой ограниченный ресурс.
Конечно, в первую очередь его губят пыль, песок и остальная дорожная грязь, от которых невозможно защититься на сто процентов. Что-то всё равно попадает внутрь, постепенно смазка стареет, а сам подшипник выходит из строя. И это нормально.
Не очень нормально – это выход опорного подшипника из строя из-за тяжёлых условий эксплуатации. А если короче, то из-за ям на дорогах. Каким бы крепким он ни был, сильный удар может сломать всё что угодно. Поэтому ресурс опорника во многом зависит от того, насколько аккуратно ездит водитель.
Кроме того, на его долговечность влияет исправность самой подвески. Лишние стуки из-за разбитых сайлентблоков, шаровых опор и даже рулевых тяг и их наконечников тоже сокращают жизнь бедного подшипника.
Ну и, наконец, есть просто не очень удачные опорники, которые выходят из строя на некоторых автомобилях (хотя бы на тех же Тигуанах первого поколения или на множестве Фордов или Вольво). Тут поможет только смирение и поиск каких-то нормальных аналогов.
Как понять, что опорный подшипник пора менять? К сожалению, не понять этого невозможно: поломка довольно-таки шумная и своими звуками может вывести из себя даже шаолиньского монаха. В первую очередь появляется хруст при повороте руля. Это уже сам по себе достаточно точный признак «попадалова» на замену опорника. А если сюда добавляется хруст, скрежет или стук при проезде неровностей, то диагноз практически стопроцентно точный. Для собственного успокоения можно провести несложный тест. Открываем капот и находим под ним «стаканы» с опорниками. Это несложно. Теперь смотрим, нет ли на них каких-нибудь защитных колпачков. Если есть, то снимаем. После этого мы сможем увидеть шток амортизатора, который закреплён в опорном подшипнике. Кладём на него руку и раскачиваем машину. Есть люфт – всё, приехали. Люфта в исправном подшипнике не бывает.
Теоретически с хрустом опорника можно немного поездить. Но долго испытывать судьбу не советую. Бывает, что опорник внезапно разваливается, и куда в этот момент потащит руль, неизвестно. А ещё его может здорово закусить, что в повороте может привести к трагедии. Так что затягивать с ремонтом не стоит.
Менять опорники лучше парой. Вообще, в ходовой всё лучше менять с обеих сторон одновременно, и опорный подшипник – не исключение. Правда, если перед смертью подшипника эта сторона автомобиля влетела в большую яму и причинно-следственная связь между ямой и гибелью опорника установлена явно, то можно заменить и с одной стороны.
Кое-что попроще
Крепление амортизаторов задней подвески сделано заметно проще. Этим амортизаторам нет необходимости крутиться вокруг собственной оси, поэтому подшипников там нет. Есть чашка, в которой в резине стоит втулка. В этой втулке закреплён шток амортизатора. Без резины обойтись нельзя: она гасит вибрации, которые амортизатор щедро отдаёт на кузов. Казалось бы, тут ломаться вообще нечему. Но ломается, собака. Подводит, конечно, именно резинка, которая может порваться или отслоиться от втулки. Чем это грозит?
Самое печальное произойдёт, если подушка порвётся полностью. Шток амортизатора оказывается не закреплённым полностью и начинает болтаться в стакане кузова. А это как минимум – знатный грохот. Причём очень своеобразный: будто что-то отвалилось внутри машины и грохочет в кузове. Оно так и есть, потому что свободно мотающийся шток амортизатора начинает лупить прямо по кузову.
Если отслоение только началось, диагностировать поломку по звуку сложнее. Во-первых, стучать в этот момент пока ещё нечему, во-вторых, звук чаще неоднозначный. Будто кто-то тяжко вздыхает в месте крепления опоры. Или будто грустно квакает лягушка. В общем, понять трудно и можно перепутать с помирающим амортизатором. А вот когда опора оторвётся, тут уже всё становится ясно. Но поздно.
Грохот может быть таким сильным, что возникают справедливые опасения: а можно ли так ехать в сервис? Или лучше всё-таки поехать на эвакуаторе? Конечно, на эвакуаторе лучше, но большой необходимости в нём нет. Можно потихоньку доехать и так. Главное – очень медленно и по хорошей дороге. Если от души подпрыгнуть в яме, шток амортизатора провалится в ходе отбоя внутрь кузова и может упереться в него изнутри. И это заметно добавит головной боли. Кроме того, нужно помнить, что одного амортизатора на машине нет (шток-то болтается, так что амортизатор фактически не работает), что заметно сказывается на управляемости. Хотя, конечно, если красться в сервис со скоростью 40 км/ч, то на последнюю можно наплевать. В крайнем случае, если совсем прижало, лучше совсем снять амортизатор (всего-то открутить один болт снизу) и доехать до места ремонта вообще без него. На дороге машина, конечно, будет стоять неважно, но хотя бы грохот не сведёт с ума.
Конечно, как и в случае с опорными подшипниками, опоры задних амортизаторов тоже лучше менять парой.
Что не так?
У опор, что передних, что задних, есть одна особенность: на некоторых автомобилях они могут быть одной частью с амортизатором или стойкой. То есть, оригинальной детали не может быть в принципе. Это не должно расстраивать. Почти всегда можно подобрать аналоги и заменить опору отдельно от амортизатора. Причём иногда доходит до смешного: например, на Мазде 3 и соплатформенном втором Фокусе опоры задних амортизаторов практически одинаковые, но на Фокусе это отдельная деталь, а на Мазде она по заводу идёт в сборе с амортизатором. Зачем – загадка. Впрочем, в продаже полно аналогов.
Так, а что там со «стаканами»? Про них же тоже обещал сказать пару слов. Но говорить особо нечего. Если вашей машине не двадцать лет и она не Mercedes W210, то проблем со «стаканами» вы, скорее всего, не увидите ещё долго. А вот при покупке подержанной машины во время проверки передних опорных подшипников (по тому самому методу, который я описал выше) очень советую обратить внимание на эти самые «стаканы». Если на одном из них выбит VIN, а сам он переварен, будут неприятности похуже, чем с опорами стоек. Но это уже другая история, более дорогая и печальная. Ну её в топку.
Источник
Амортизаторы в автомобильной подвеске: как они устроены и как их менять?
Все знают, что амортизатор смягчает удары при проезде неровностей. На самом деле, роль его в автомобильной подвеске несколько более специфическая – это демпфер, он предотвращает раскачивание автомобиля при наезде на препятствия. Сегодня изучим его типичную конструкцию, а заодно поменяем переднюю пару «амортов» на Chevrolet Lanos. Теперь вы будете знать, почему берут относительно немалые деньги за такую, казалось бы, несложную манипуляцию.
Для чего нужен амортизатор?
Д ля начала «отделим мух от котлет», то есть разберемся в ролях разных элементов подвески. На большинстве современных легковых автомобилей главные упругие элементы – это пружины. 30–40 лет назад эту роль, главным образом, выполняли рессоры, работая «по совместительству» и демпферами. Колебания успешно гасились за счет трения между листами рессор. Подробно касаться недостатков рессор и их типичных проблем не будем, посвятим им отдельный материал, а сейчас просто запомним об их существовании и вернемся к пружинам.
Они установлены между подвеской и кузовом автомобиля и предназначены для гашения ударов на кузов, приходящихся от дороги. Когда колесо накатывается на какое-нибудь препятствие, пружина сжимается, а кузов лишь немного и плавно перемещается вверх, колесо скатывается с препятствия – пружина выпрямляется.
Есть, однако, один неприятный момент. Возьмем для примера игрушку попрыгунчик – каучуковый шарик, который тоже можно отнести к упругим элементам. Ударьте его о землю и засеките время, пока он полностью не прекратит прыгать. Приблизительно также будет прыгать и Ваш автомобиль, если в конструкции его подвески будут только рычаги да пружины. И, в зависимости от жесткости пружин, подвеска будет либо каменная, либо мягкая, как вата, но в том и другом случае об управляемости автомобиля можно даже не вспоминать. Самым страшным для такой подвески является резонанс, при вхождении в который колебания могут разрушить отдельные элементы подвески и ее крепежа.
Проблему решили внедрением в конструкцию подвески амортизатора – элемента, который позволял перемещаться колесу относительно кузова, но исключал раскачку автомобиля. Изначально это были амортизаторы рычажного типа, которые, подобно рессорам, выполняли свою функцию за счет трения. Но не станем останавливаться на анахронизмах, рассмотрим только современные конструкции. На данный момент «мейнстрим» для легковых автомобилей – это телескопические гидравлические амортизаторы. Пневматические и гидропневматические системы, а также амортизаторы переменной жесткости в этот раз брать не будем – это темы для отдельных статей.
Работа телескопического амортизатора
Если максимально упростить, то описать работу амортизатора можно так: есть цилиндр, заполненный маслом, внутри цилиндра перемещается шток с поршнем. В этом поршне имеются клапаны, которые открываются только в одном направлении.
Когда поршень перемещается вниз, открываются одни клапаны и пропускают жидкость в полость над поршнем, если же поршень перемещается вверх, открываются другие клапаны, и жидкость перетекает в полость под поршнем. Гашение колебаний происходит за счет того, что масло не сжимается и имеет определенную вязкость.
Кстати, а зачем нужны вообще клапаны? Может, достаточно было бы отверстий? На самом деле, недостаточно. Одной из важных характеристик амортизатора – его величина жесткости на отбой и сжатие. Другими словами, это сопротивление на штоке амортизатора при его вдавливании или вытягивании из корпуса. Клапаны нужны, чтобы регулировать эту жесткость.
За счет разных пропускных характеристик клапанов вдавить шток амортизатора немного легче, чем вытянуть его из амортизатора. Сделано это с расчетом на то, что при наезде на препятствие необходимо не мешать колесу перемещаться вверх, чтобы исключить передачу удара от колеса на кузов. Клапаны в данном случае пропускают больше масла. Но если на пути большая яма, то колесо надо бы попридержать в «поджатом» состоянии, зачем спешить падать в нее? Потому клапаны на «роспуск» амортизатора пропускают меньше масла.
Еще раз: клапаны нужны, чтобы задать определенную жесткость амортизатора в разных направлениях его работы.
Типы конструкций
Конструктивно амортизаторы можно разделить на три основных вида: двухтрубные, двухтрубные с газовым подпором и однотрубные с газовым подпором. Первыми на автомобилях появились двухтрубные гидравлические амортизаторы. В них, как следует из названия, есть две трубы – полости, в одной из них (внутренней) находится поршень с вышеупомянутыми клапанами, другая (наружная) необходима для компенсации объема масла – она заполнена маслом лишь частично, остальное – воздух.
Во время работы амортизатора масло внутри нагревается до высоких температур, от этого расширяется, и, чтобы не выдавило уплотнители штока, жидкость перетекает в наружную полость.
Достоинств у такого типа амортизаторов немного: дешевизна и малое влияние на их работу от вмятин на корпусе. Еще стоит упомянуть хорошую плавность хода автомобиля и относительно малую жесткость таких амортизаторов.
К недостаткам относится перегрев рабочей жидкости, так как корпус – двойной, и охлаждение атмосферным воздухом затруднено. Из-за перегрева велика вероятность вспенивания масла и, как следствие, мгновенная потеря эффективности работы – амортизатор перестает выполнять свою функцию, и автомобиль становится плохо управляемым из-за раскачки.
Следующий минус – это большой вес двухтрубного амортизатора, а также строго определенное расположение при установке – если его перевернуть, вытечет рабочая жидкость. Вес амортизатора влияет на величину неподрессоренной массы (о том, что это такое, расскажем отдельно). Чем больше неподрессоренная масса, тем хуже плавность хода и управляемость автомобиля.
Небольшим усовершенствованием двухтрубных амортизаторов стало наполнение наружной полости газом с небольшим избыточным давлением. Таким образом снизили вероятность вспенивания, так как масло в этом случае «опирается» на газовую подушку.
Совсем другое дело – гидравлические однотрубные газонаполненные амортизаторы. Один цилиндр, заполненный маслом, поршень с односторонними клапанами и небольшая полость, заполненная газом и прикрытая поршнем.
Однотрубный амортизатор лишен всех недостатков двухтрубных. При интенсивной работе жидкость не перегревается, так как отделена от окружающей среды только одной стенкой цилиндра и отлично охлаждается. Также он легче и может устанавливаться хоть вверх, хоть вниз корпусом.
Но законы природы никуда не денешь: где-то выигрываешь, где-то проигрываешь. Поэтому достоинства двухтрубных амортизаторов стали недостатками однотрубных. Последние значительно дороже и весьма чувствительнее к механическим повреждениям корпуса, стало быть, эксплуатация с ними автомобиля пусть не так уж значительно, но дороже.
Установка амортизаторов
Способы установки амортизаторов не изменились с момента их внедрения в автомобили. Так, всегда их верхняя часть крепится к кузову автомобиля или раме, а нижняя – к элементу подвески, будь то рычаг или балка неразрезного моста. От этого и замена данного элемента в подавляющем большинстве случаев не доставляла трудностей: выкрутил нижний болт крепления, выкрутил верхний болт крепления, и все, амортизатор в руках.
С амортизаторами задних подвесок так все и осталось, а вот с передними все чуть сложнее. С появлением переднеприводных автомобилей возник вопрос, куда девать амортизатор, который в основном крепился к нижнему рычагу передней подвески и мешал установке приводного вала.
Основных решений этой задачи получилось два. Первый вариант – установка нижней части амортизатора на рычаг через П-образный кронштейн, внутри которого проходил приводной вал. Второй вариант – перенос амортизатора вместе с пружиной в пространство над верхним рычагом подвески. В таком случае нижняя часть амортизатора крепится к верхнему рычагу подвески, и называется вся эта конструкция именем американского инженера Эрла Стили МакФерсона.
МакФерсон разрабатывал этот принципиально новый на тот момент вид подвески для ультрабюджетного концепт-кара Chevrolet Cadet в 1930-е годы. На практике его удалось применить только после войны, уже на Ford Vedette 1948 года для французского рынка. Теперь, когда вы знаете эту короткую захватывающую историю и можете при случае блеснуть эрудицией, переходим к особенностям этой популярной до сих пор конструкции.
МакФерсон объединил амортизатор вместе с пружиной в одну амортизаторную стойку. В этой стойке верхняя часть имеет шарнир с подшипником и опирается на элемент кузова – стакан. Благодаря опорному подшипнику стойка может вращаться вокруг собственной оси. А если установить амортизаторную стойку под определенным углом, то можно задать траекторию перемещения колеса и углы его установки, как, например, развал, угол продольного и поперечного наклона оси поворота (что это, обязательно рассмотрим в будущих публикациях).
Получилось, что при такой установке стойки можно избавиться от направляющего верхнего рычага подвески, тем самым удешевив ее. Поворотный кулак в подвеске крепится к шаровой опоре нижнего рычага и к амортизаторной стойке, вращается вместе с ней же. Стойка стабилизатора поперечной устойчивости в данном случае может крепиться или к нижнему рычагу, или непосредственно к амортизаторной стойке.
Если рассмотреть способы крепления стойки к поворотному кулаку, то их несколько. Поворотный кулак может крепиться к кронштейну на корпусе стойки. Зачастую – двумя эксцентриковыми болтами с гайками, и они же являются элементами регулировки развала колес. Если развал колес заложен конструктивно, то регулировка не нужна, значит и закрепить стойку можно в кронштейне поворотного кулака. Кронштейн крепления в таком варианте представляет из себя проушину с разрезом, которая стягивается одним болтом. Самым простым вариантом является запрессовка корпуса стойки в поворотный кулак (как у нашего подопытного Chevrolet Lanos). Поставляется все это часто как одна деталь – в сборе c кулаком.
В список недостатков амортизаторной стойки типа МакФерсон можно отнести относительно небольшие ходы подвески и, как следствие, такая конструкция – большая редкость, если не исключение, на настоящих внедорожниках (впрочем, таких машин уже почти не осталось). А причина в том, что при максимальном сжатии пружины стойки очень сильно начинают изменяться углы установки колес, что влечет за собой серьезное ухудшение в управляемости автомобиля и приводит к чрезмерному износу шин.
Амортизаторные стойки могут быть с возможностью замены амортизатора и без нее. В первом варианте корпус стойки с опорой под пружину выполнен отдельно от амортизатора. Во втором – корпус амортизатора есть одновременно корпус стойки, и непосредственно на нем смонтирована нижняя опора пружины. Верхняя же опора пружины крепится к штоку амортизатора. Пружина сверху и снизу воздействует на опоры через резиновые подушки. На штоке амортизатора устанавливают упругий отбойник – резиновую или полиуретановую втулку, которая предотвращает удары деталей подвески при полном сжатии пружины.
Пружина в амортизаторной стойке всегда находится под натягом. Изначально сжатие необходимо для исключения люфтов и зазоров в сборке. Замена стойки на автомобиле – всегда маленькая радость для механика, так как по стоимости работ она довольно недешева.
Пример замены амортизаторов
Итак, перейдем в ремзону, где нас ждет Chevrolet Lanos с его передними разборными амортизационными стойками. Пружины мы оставляем старые, а вот амортизаторы – меняем. Хозяин автомобиля решил, что стандартные двухтрубные амортизаторы передней подвески слишком мягкие, и ему не хватает управляемости. Решением стала установка передних однотрубных газонаполненных амортизаторов.
Приступаем. Отворачиванием гайку крепления приводного вала к ступице колеса, после чего выкручиваем болты крепления и снимаем переднее колесо. Далее, для облегчения откручивания элементов крепления распыляем на соединения шаровой опоры рычага и шарнира наконечника рулевой тяги спасительную WD40.
Источник