Журнал "За кермом" №3 1998 рік

СКОК-СКОК - І ПІД місток!

Чи можна, не вдаючись до послуг фахівців, за зовнішніми ознаками переконатися в працездатності амортизаторів? Не даючи прямих рецептів (ви зрозумієте причину), бесіду про це проведе Віктор Слюсар.

Нашому автомобілісту, як відомо, закон не писаний. Сміливо пригвинтивши амортизатори ЗАЗу до "Тойоті", він "розсікає" на ній так, що японцям не снилося ... І все ж тих, хто розуміє, наскільки важливо автомобілю чіпко триматися на дорозі, стає все більше. Нестійкість на високій швидкості неприпустима, тому справність амортизаторів - і відповідність їх конкретної моделі автомобіля! - набуває особливого значення. Поважаючий себе автомобіліст повинен вміти вчасно помічати симптоми їх "хвороб", про що ми тут і поговоримо.

Не вдаючись в тонкощі, згадаємо, що рідина в циліндрі амортизатора перешкоджає вільному переміщенню поршня, який витісняє її з однієї порожнини в іншу через гідравлічні пристрої, що створюють опір. Останнє тим більше, чим вище швидкість руху поршня, тобто чим більше нерівність на дорозі або більше швидкість, з якою ви її долаєте. Енергія коливань переходить в тепло (амортизатор нагрівається) - воно розсіюється в навколишньому середовищі.

Мал. 1. Опір амортизатора на ході відбою і стиснення: 1 - "м'який" амортизатор; 2 - "жорсткий".

Амортизатор працює як при одиничному впливі на машину, так і при коливаннях. Опір виникає і при стисненні, і при відбої, але стиску противиться і пружина підвіски, тому опір стисненню зазвичай роблять меншим, ніж опір відбою (рис. 1). Конструкція амортизатора "задає" форму кривих 1 або 2, тобто його призначення. Амортизатори підвищеного опору називають жорсткими (хоча у них мало спільного з роботою пружини). З ними автомобіль краще пристосований для поганих доріг, але менш комфортабельний.

"Народний" метод перевірки амортизаторів нехитрий: розгойдуючи кузов автомобіля, спостерігають за його рухом вниз-вгору. Кузов не повинен легко піддаватися вашим зусиллям (рис. 2, а, б, в). Загасання процесу видно на рис. 2, м При "слабких" амортизаторах автомобіль може зробити два і більше циклів коливань, які відносяться до числа самих низькочастотних - 1-2 Гц для різних автомобілів. Такі коливання бувають спровоковані довгими "хвилями" на поверхні дороги при деяких швидкостях руху (рис. 3). Збіг частоти вимушених і власних коливань - не що інше, як резонанс. Це небезпечне явище: якщо коливання не перешкодити, вони швидко наростають. (Малий дитина легко розгойдає великі гойдалки!) Автомобіль сильно розгойдується, може битися в дорогу картером двигуна, коробкою передач і т. Д. - навіть перекидатися.

Однак амортизатори повинні гасити не тільки низькочастотні коливання, але і ряд інших. Так, "безпружинна маса" (колесо і безпосередньо пов'язані з ним елементи підвіски, рульового управління і т. Д.) Може коливатися щодо кузова і дороги з резонансом при частоті близько 12-15 Гц.

Мал. 3. "галопування" автомобіля на довгих хвилях покриття.

Коли колеса, долаючи опір пружин, починають відскакувати від дороги, бічним силам легко порушити курсову стійкість автомобіля - наприклад, викликати занос (див. ЗР, 1996, № 1). Класичні приклади таких сил - інерція на повороті, бічний вітер, поперечний нахил дорожнього полотна. Але і на прямому шосе зі старим, горбистим покриттям машина нишпорить в сторони, її доводиться "ловити", навіть якщо резонансу і немає. Вкрай нестійким автомобіль може виявитися і в інших ситуаціях. Ось приклади.

Уявіть колесо з окружністю протектора 1,8 м. При швидкості 18 м / с і великому статичному дисбалансі воно трясе машину з частотою 10 Гц, при 36 м / с - 20 Гц і т. Д. Неврівноважена інерційна сила важкого місця колеса пропорційна квадрату його швидкості - і в системі без резонансу вібрації від такого колеса наростали б за таким же законом (рис. 4, крива 1). А в разі резонансу при частоті 12 Гц тряска при відповідній швидкості (21,6 м / с) буває відчутна навіть при справних амортизаторах (крива 2). Криві 3 і 4 показують "ефект" від посереднього і зовсім не працює амортизаторів. Часто зустрічається у нас поєднання неотбалансірованних коліс і неполадок в амортизаторах неприпустимо: стійкість і керованість автомобіля різко погіршуються. Іншим же результатом тряски (про це чимало говорилося) стають втомні пошкодження машини.

Мал. 4. Коливання статично неотбалансірованного колеса при зміні швидкості руху (резонанс при частоті 12 Гц): 1 - залежність амплітуди від швидкості при умовному відсутності резонансу; 2 - при справному амортизаторі; 3 - з частковою втратою ефективності; 4 - з несправним.

А якщо колесо після удару вже не кругле? На ходу воно викликає коливання, навіть якщо цілком отбалансировал. Не слід спрощувати зв'язок форми колеса з його врівноваженістю - це різні речі. А результат відхилень один і той же.

Мал. 5. Збудження коливань плитами покриттів.

Наступний приклад. На дорожньому покритті з двометрових плит (рис. 5) та ж резонансна частота 12 Гц буде порушена вже при швидкості 24 м / с. Значить, коливання з цією частотою можуть порушуватися при різних швидкостях і дорогий, і колесами - але завжди вони тим сильніше, чим гірше працюють амортизатори.

Дефекти наших доріг славляться своєю різноманітністю, тут водієві нудьгувати не доводиться. Додамо сюди їх сезонні зміни - і стане ясно, що російський шофер - істинний герой ... Так, у багатьох випадках небезпечний дефект у вигляді "пральної дошки". (Саме її поява на вчора ще рівному асфальті гідно спеціальних досліджень! Адже це - один із наслідків експлуатації тисяч автомобілів з неполадками в підвісках.) Якщо "пральна дошка" коротка, а швидкість машини далека від резонансної, її лише струсоне (рис. 6) . А на довгій "дошці" при резонансної швидкості тряска швидко наростає, машина втрачає стійкість, сповзаючи в сторону навіть від невеликої бокової сили. Краще тут зменшити швидкість. Чому не збільшити? Чим вона вища, тим сильніше колесо б'ється об нерівності - і може відскакувати від покриття навіть за "межами" резонансу. (Увага: якщо автомобіль оснащений АБС, тут гальмуєте особливо обережно! Система, "логічно" реагуючи на підскіки колеса, може звести гальмування до нуля.)

Відзначимо і інші дефекти наших доріг. На рис. 7 - одиночний вибоїна. Після наїзду на нього, як від будь-якого сильного поштовху ззовні, спостерігаються складні затухаючі коливання - кузова на підвісці, показані на рис. 2, і одночасно непідресореної маси - між дорогою і кузовом (рис. 4, 5, 6 ...). Навіть без резонансних явищ колесо після "стрибка" може зробити кілька сильних відскоків, провокуючи нестійкість машини і вже згадуване нишпорення в сторони.

Мал. 8. Так виникає поперечна сила, що дестабілізує автомобіль.

Наївний автолюбитель якось запитав: чому від вертикального поштовху машину кидає в сторону? Причини цього різні, об'єднує ж їх одне: в момент "приземлення" діючі на машину реакції дороги можуть бути несиметричними. Так, на "Жигулях" поперечна штанга задньої підвіски змушує задній міст при стрибку зміщуватися в бік ... Але навіть строго "симетричний" автомобіль, підстрибуючи на вибоїнах, відчував би поштовхи в сторони. Пояснимо це (рис. 8).

Уявіть миттєвий "фотознімок" сил, що діють при відскоку правого колеса (що має несправний амортизатор), і наїзді лівого на край горба. Поперечна реакція дороги Z - в залежності від швидкості руху, сили удару і нахилу покриття - досягає сотень кілограмів! І хоча вона діє частку секунди, поштовх в бік цілком відчутний. Словом, при поганих амортизаторах навіть після одиничного вибоїни машина може небезпечно відхилитися від курсу.

А з хорошими? В цьому випадку праве колесо (рис. 8) не стала б пурхати в повітрі, а котилося по дорозі. Його реакція повністю або частково зрівноважила б силу Z, спрощуючи водієві його завдання.

Мал. 9. Картина коливань безпружинних мас і підвіски на розбитій дорозі.

На наших дорогах можливі будь-які поєднання нерівностей. Наїзд на кожну супроводжують коливання безпружинних мас, часто не успішні згаснути до наїзду на наступну (рис. 9). Тут навіть відсутність резонансу - слабка втіха: при неефективних амортизаторах постійні відскоки коліс від покриття роблять водіння автомобіля неприємним і небезпечним. Знаючи це, інший автолюбитель негайно купує і встановлює "жорсткі" амортизатори - але, позбувшись від розгойдування машини, набуває "комфорт", як у воза. А на додачу - підвищені динамічні навантаження на багато вузлів автомобіля. Більш того, в цьому випадку при ході відбою колесо, "затримуючись" в повітрі, погано відслідковує западини покриття (рис. 10, а). Надмірне опір відбою обертається відривом колеса - воно ніби повторює загальну "балістику" автомобіля в стрибку. При правильному підборі опору відбою колесо в більшості випадків слід профілю западини. Але не завжди. При соскоков з виступу (рис. 10, б) навіть при ідеальному амортизаторі короткий відрив неминучий. Але порівняйте його з амортизатором надмірного опору! Іншими словами, пошук відповідних амортизаторів - в залежності від призначення автомобіля, характеру доріг, характеру власника і т.д. - справа тонка ... Чим нам і доводиться іноді займатися (наприклад, ЗР, 1998, № 1).

Отже, наскільки достовірні результати перевірки методом "хитнув - глянув"? Вони дають лише приблизне уявлення про "здібностях" амортизатора - на найнижчих частотах. Оцінити його придатність для будь-яких режимів руху можна лише на спеціальному діагностичному обладнанні. Найчастіше, на жаль, на власному (іноді сумному) досвіді.