жесткость амортизатора в чем измеряется
Совсем немного теории об амортизаторах
Об амортизаторах
Задумавшись о замене амортизаторов на своей машине, я решил несколько улучшить свои познания о данных узлах автомобиля. По мере прочтения книги Й. Раймпелля «Амортизаторы. Шины. Диски» решил зафиксировать для себя некоторые положения о конструкции и принципах работы амортизаторов. Ну а раз эти положения принимают письменный вид, то почему бы не поделиться ими с тем, у кого это может вызвать интерес.
Текст статьи практически полностью написан по упомянутой выше книге с некоторыми авторскими комментариями и выводами. Статья носит чисто информационный характер, копирование без ссылки на первоисточник и книгу Й. Раймпелля запрещено.
Предназначение
Амортизатор служит в равной степени как для безопасности, так и для комфортабельности движения, он должен предотвращать отрыв колес от дороги, то есть обеспечивать хорошее сцепление с дорожной поверхностью и препятствовать колебаниям кузова.
В процессе эксплуатации амортизаторы работоспособность. Определение работоспособности амортизатора, установленного на автомобиль, создает определенные трудности. Можно смело забыть про «дедовские» методы покачивания автомобиля за углы и проверять работоспособность только на специальных стендах. На стендах колесам сообщают колебания с их собственной частотой, и по амплитуде перемещений в зоне резонанса оценивают эффективность работы. Однако точную проверку регулировок можно осуществить лишь на снятом с автомобиля амортизаторе (или стойке), установив его на специальный стенд. Внешним осмотром можно определить лишь герметичность амортизаторов.
Ресурс амортизатора в первую очередь зависит от уплотнения, а ресурс последнего – в основном от состояния поверхности штока. Она должна быть твердой, чтобы пыль и грязь не могли оставить царапин, коррозионно-стойкой, чтобы не повредить уплотнение очагами коррозии, и возможно более гладкой для обеспечения малого трения скольжения. Соответственно, особое внимание следует уделить состоянию качеству защитных пыльников. Поэтому при покупке бывших в употреблении амортизаторов первыми признаками для выбраковки являются царапины и коррозия на штоке. Для лучшей проверки состояния поверхности штока советую использовать лупу и хорошее освещение.
Тип амортизаторов
Двухтрубные амортизаторы
Гидравлические двухтрубные амортизаторы – некогда самый распространенный и дешевый тип демпфирующих стоек. Они довольно просты по конструкции и не столь требовательны к качеству изготовления.
Двухтрубные амортизаторы из-за особенностей конструкции – наличия компенсационной полости, заполненной воздухом, не могут устанавливаться в любом положении, так как под углом более 45 градусов происходит слишком сильное одностороннее понижение уровня масла в компенсационной полости. Однако, в большинстве легковых автомобилей конструкция подвески предусматривает практически вертикальное их расположение. Поэтому этот недостаток становится не столько серьезным.
Для обеспечения установки амортизаторов в любом положении существуют двухтрубные амортизаторы с газовым элементом, который устанавливается в увеличенной компенсационной полости.
1. газовая полость
2. компенсационная полость
3. полости рабочего цилиндра
4. донные клапаны
5. поршневые клапаны
6. поршень
7. цилиндр
8. корпус
9. шток поршня
1. клапан сжатия
2. разделительный поршень
3. газовая полость
4. клапан отдачи
5. поршень
6. полость с рабочей жидкостью
7. шток поршня
Однотрубные газонаполненные амортизаторы имеют следующие преимущества:
— хорошее охлаждение непосредственно обдуваемого цилиндра;
— при том же диаметре внешней трубы возможен больший диаметр поршня, благодаря чему снижается внутренне давление (меньшая нагрузка на уплотнения ведет к улучшению герметичности и, следовательно, к повышению ресурса);
— отсутствие вспенивания жидкости из-за наличия внутреннего давления, что обеспечивает надежное демпфирование даже небольших высокочастотных колебаний;
— уменьшение склонности к смещению относительно дороги ведущих колес при зависимой подвеске;
— при наличии разделительного поршня возможность установки амортизатора в любом положении. Кстати, именно это обстоятельство позволяет автопроизводителям, устанавливая такой амортизатор штоком вниз, снижать неподрессоренные массы.
Недостатками являются большая стоимость и большее требуемое пространство по длине. Дополнительно необходимо учитывать наличие выталкивающей силы на штоке, обусловленной внутренним давлением, которое при нагреве дополнительно увеличивается.
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.
Последствиями замены на автомобиле двухтрубных амортизаторов газонаполненными будут уменьшение хода отбоя подвесок и увеличение высоты центра масс кузова. Если же последние увеличиваются серийно, то изменение ходов подвесок предотвращается уменьшением высоты пружин.
При работе амортизатора необходимо предусмотреть множество различных вариантов и характеристик его функционирования.
Формы характеристики (на рисунке справа) и диаграммы (на рисунке слева) тесно взаимосвязаны. Характеристика при отбое показана положительным участком кривой, сжатия – отрицательной.
Амортизатор с дегрессивной характеристикой.
Амортизатор с дегрессивной регулировкой уже при небольшом ходе колеса и малой скорости поршня развивает усилие определенной величины, что, однако, связано с худшим поглощением мелких дорожных неровностей подвеской.
Преимуществом является повышенное сопротивление боковым угловым колебаниям при смене полосы движения и при входе в поворот: кузов кренится медленнее и совершает меньше колебаний вокруг поперечной оси. То же касается и продольных колебаний: при внезапном торможении неприятный продольный крен проявляется в меньшей степени.
Небольшой подъем характеристики при повышенной скорости поршня соответствует ограничению максимальных сил, развиваемых амортизатором и воздействующих на подвеску и кузов.
Если ходовая часть автомобиля рассчитана по прочности на дегрессивные амортизаторы, то при замене их на непредусмотренные изготовителем амортизаторы с прогрессивной характеристикой могут появиться трещины и поломки.
Амортизатор с прогрессивной характеристикой.
Преимущество прогрессивной характеристики заключается в том, что около нулевой точки силы имеют небольшое значение, что обеспечивает более мягкое качение даже относительно жестких шин. Резкое нарастание силы при повышенной скорости поршня приводит к увеличению коэффициента сопротивления (отношение развиваемой амортизатором силы к скорости поршня) и связанному с этим повышению демпфирования как кузова, так и колеса. Последнее предотвращает подпрыгивание колес и улучшает сцепление с дорогой на покрытиях плохого качества.
Линейная характеристика амортизатора может являться хорошим компромиссным решением.
Большинство амортизаторов являются неразборными с постоянными характеристиками, заложенными на заводе-изготовителе. Однако, регулировка характеристик в таких амортизаторах возможна при их разборке. Основными способами регулировки являются:
— применение масла другой вязкости;
— изменение давления газового подпора;
— изменение количества и формы клапанов отбоя, сжатия и перепускных (данный способ применяется во многих регулируемых амортизаторов).
Следует отметить, что после регулировки характеристик амортизаторов, необходима проверка на стенде. Кто знает, насколько точно специалист по «прокачке» сделал их одинаковыми? А разные характеристики амортизаторов одной оси – это и снижение безопасности, и изменение управляемости автомобиля, часто непредсказуемое. Поэтому работайте с профессионалами и проверяйте результат, если вы его хотите.
Немного «Физики», часть IV
Доброго времени суток!
Сейчас речь пойдет о таком понятии, как «Характеристика Сжатия/Отбоя амортизатора подвески». Их определения, на что они влияют и так далее.
Характеристика сжатия – сопротивление движению на сжимание амортизатора.
Характеристика отбоя – сопротивление движению на разжимание амортизатора.
Важный момент!
Ход сжатия — 1/3 максимального хода штока.
Ход отбоя — 2/3 максимального хода штока.
Характеристики являются линейными и зависят от скорости воздействия. Чем быстрее мы сжимаем/разжимаем амортизатор, тем он туже становится.
Золотой срединой считается соотношение сжатие/отбой как 1/4.
Амортизатор практически не должен сопротивляться движению на сжатие и максимально сопротивляться движению на разжимание (отбой).
Сделано это для того, чтобы обеспечивать максимальный комфорт при движении по дорогам общего и необщего пользования.
На сжатие должна работать пружина
На отбой должен работать амортизатор.
Именно при такой характеристике автомобиль начинает ехать максимально комфортно.
Естественно, в погоне за управляемостью и комфортом, производители начали мудрить с характеристиками и в случае с Lancer X перемудрили. Опять же…
О многих недостатках и способах их устранения я расписал в отдельной своей статье –www.drive2.ru/l/495228009683354267/
А сейчас мы поговорим о том, какие амортизаторы ставятся на наш Lancer X спереди и сзади и их примерные характеристики и естественно, куда их необходимо устанавливать. Постараюсь все подробно расписать.
Естественно, начну с передней подвески
1. Стойки invite165 мм. KYB 339117/118
Рекомендуются к установке на МКПП 2WD АКПП 2WD. Являются высокими по комфорту и средними по управляемости
Сжатие у данной стойки самое слабое, но чувствуется
Отбой у данной стойки средний.
Поэтому пружина должна быть или заводская, или усиленная со слабым преднатягом, чтобы исключить возникновение отбоя.
Пружина под вашу комплектацию в отдельной статье — www.drive2.ru/l/478448637609771364/
2. Стойки intense150 мм. KYB 339104/105
Рекомендуются к установке на МКПП 2WD и АКПП 2WD. Являются средними по комфорту и выше по управляемости
Сжатие у данной стойки среднее.
Отбой у данной стойки высокий.
Поэтому пружину можно оставлять стандартную и у нее будет «слабый» преднатяг, или менять на заменитель со «средним» преднатягом, для того чтобы компенсировать низкую скорость возвращения колеса на дорогу.
Пружина под вашу комплектацию в отдельной статье — www.drive2.ru/l/478448637609771364/
3. Стойки GTS150 мм. KYB 339082/083
Рекомендуются к установке на 4WD. Являются низкими по комфорту и самыми управляемыми
Пробой у данной стойки жестковат.
Сжатие у данной стойки очень жесткое.
Поэтому пружину необходимо менять на заменитель со «средним» преднатягом, для того чтобы компенсировать еще более низкую скорость возвращения колеса на дорогу. Или ставить пружину с «высоким» преднатягом. Учитывая характеристику данной стойки «высокий» преднатяг пружины возможен, стойка должна работать так, как задумано. Но в идеале, все же, преднатяг чуть выше «среднего».
Пружина под вашу комплектацию в отдельной статье — www.drive2.ru/l/478448637609771364/
С задними стойками все гораздо более прозаичнее:
Абсолютно всем я рекомендую ставить только GTS стойки,
1. Стойки GTS 150 мм. KYB 341425
Рекомендуются к установке на абсолютно все комплектации
Сжатие у данной стойки среднее, т.е. в целом не очень жестко, я бы сказал, комфортно
Отбой у данной стойки опять же самый сильный, и в целом плюс минус как на задних амортизаторах «Жигулей».
С пружинами тоже выбор не велик. В основном это пружины от ASX и OUT 3. И у тех и у других примерно одинаковый «средний» преднатяг. Стойка с пружиной работает как часики. Сцепление с дорогой максимальное.
Пружина под вашу комплектацию в отдельной статье — www.drive2.ru/l/478448637609771364/
На этом у меня все, читайте, познавайте и до скорых встреч!
Понимание работы вашей подвески – ее жесткость.
Хорошая работа подвески вашего автомобиля — понятие субъективное. А еще здесь очень много волшебства. В комбинации эти две вещи никогда не дадут другим понять, какие именно настройки подвески нужны вам. Но это полбеды, дополнительную путаницу вносят еще миллион параметров. Такие как разница дорожного покрытия, погодных условий вождения, стиля езды, снаряженного веса, и ряда других, которые тоже влияют. В результате ваша подвеска будет казаться мягкой, а вашей маме наоборот предельно жесткой.
Развенчание мифа «жестче — лучше».
Жестче пружины — лучше
Итак, приступим. Скоростным маневрам не интересно ваше мнение, ваши ощущения обманчивы, потому отыщите безопасную площадку. Я вам расскажу про отрицательный развал, растянутые шины, уничтоженный дорожный просвет и чрезмерную жесткость пружин — всё это делает машину неуправляемой.
КОЭФФИЦИЕНТ ЖЕСТКОСТИ ПРУЖИН
Размышляя о правильной жесткости вашей подвески первым делом на ум приходят пружины. Именно пружины являются важнейшим ее элементом. Они не дают машине касаться дороги, контролируют сцепление шин с поверхностью при езде по ухабам. Пружины ограничивают крены кузова в поворотах, сопротивляются «приседанию» на заднюю ось при нажатии на газ, не дают сильно клюнуть носом при торможении. От пружин зависит высота автомобиля. Если отбросить прочие составляющие подвески, пружины сильнее всего влияют на управляемость автомобиля. Заметим, что бесконтрольное увеличение жесткости пружин негативно сказывается на множестве других параметров.
Мы не можем говорить о жесткости пружины, не упоминая коэффициент жесткости пружины. По простому это количество веса, который требуется для сжатия пружины на один дюйм. Это универсальная мера, применяется в принципе к различным пружинам — от пружины подвески до клапанной пружины. Пишется примерно так: 500 lbs/in, и чем больше значение, тем жестче.
Линейная и прогрессивная жесткость. Теперь немного усложним теорию. Знайте, что коэффициент жесткости бывает двух типов. Первый тип — линейный, и не имеет значения насколько сжата пружина, какой вес на нее давит или насколько одинаково настроены койловеры. Предсказуемый характер делает такие пружины идеальными для ровных поверхностей вроде подготовленных треков, резко отличающихся от пересеченной местности из-за отсутствия кочек и выбоин. У пружин с прогрессивной жесткостью коэффициент меняет свое значение, например, растет с ростом давления на пружину и зависит от настройки койловеров. Динамически изменяемая жесткость идеальна для уличной езды, ведь поверхность уличных дорог более неравномерна, чем на гоночной трассе. Таким образом, коэффициент жесткости варьируется от жесткого до мягкого в зависимости от того, насколько сильно сжата пружина.
Когда жесткие — совсем жесткие. Независимо от того, какие пружины вы поставите на свою S13, вашей целью, скорее всего, будет уменьшение клиренса, а с ним и центра тяжести. Это значит, что коэффициент сжатия пружин будет жестче, чем задумывал Ниссан, когда подбирал коэффициент жесткости с учетом того, что сберечь амортизаторы от пробоев. Если пружины через чур жесткие, качество езды пострадает. В жертву жесткости будет принесена работа шин на ухабистом неровном покрытии. Также чрезмерно жесткие пружины способствуют избыточной поворачиваемости. Другими словами, при чрезмерной жесткости управляемость станет хуже, чем была прежде.
Есть два неутешительных довода, о которых надо помнить. Первое, пружины с таким же коэффициентом как на Миате вашего товарища полностью бесполезны для вас, ваша машина с такими же пружинами не будет управляться также хорошо. Чтобы это случилось, вам нужна такая же Миата, с такими же настройками подвески на таких же колесах. Но вы-то не этого хотите? Второе, вы не можете сделать машину настолько мягкой, чтобы вашей маме было комфортно и одновременно, чтобы машина делала на гоночном треке то, что вы от нее требуете. Это взаимоисключающие вещи. С пружинами, у которых динамический коэффициент сжатия, вы приблизитесь к этому, но все же это недостижимая фантазия, которая никогда не станет правдой.
Выясним подходящую жесткость пружин. Нет такого магического коэффициента жесткости пружин, который предлагают и могут нахваливать в интернете или журналах. Вскоре вы поймете, что выбрать правильную жесткость пружин для вас, вашего автомобиля в соответствии с вашими планами на определенную езду крайне сложно. Во-первых, призовем на помощь сложную математику, для расчёта частоты подвески, которую вы хотите получить, другим вариантом будет понять, к какой подрессоренной массе должен прийти ваш автомобиль. Для ответа на этот вопрос вы должны знать ход колеса и подрессоренную массу до этих изменений для расчёта хода подвески.
Просто начните пробовать варианты, и по-видимому, придется тестировать их на такой же как у вас машине. Поставьте для эксперимента чуть более жесткие пружины. Этим вы уменьшите ход подвески, увеличите боковое сцепление, сделаете шасси более отзывчивым. Но если вы не собираетесь проводить большую часть времени на треке, большая жесткость принесет больше вреда. На обычных дорогах с переменным покрытием более мягкие или с переменной жесткостью пружины ведут себя лучше. Но помните, что уменьшенный клиренс и мягкие пружины обычно плохой вариант.
Об измерении жесткости пружин
Вы уже знаете, что коэффициент жесткости выражается в количестве фунтов давящих на квадратный дюйм. Но не все коэффициенты на пружинах расчитываются в соотношении фунты на квадратный дюйм. Оказывается, что в остальном мире используется метрическая система, и есть большой шанс, что вам попадутся именно такие. И вы увидите что-то вроде 8kg/mm, и захотите сравнить с чем-то вроде 500 lbs/in.
Знайте, что 1кг/мм эквивалентен 56 lbs/in. Другими словами: кг/мм x 56 = lbs / in. Или поделим lbs/in / 56 = кг.мм.
Стабилизатор поперечной устойчивости и пружины
Стабилизатор поперечной устойчивости сопротивляется крену автомобиля, работает по принципу торсиона на кручение. Он влияет на баланс управляемости, и при правильном применении минимизирует угол хода подвески, что означает, что шины работают эффективнее, а пружины могут правильно отрабатывать нагрузку.
Поворот с большим углом и физика говорят нам, что в этот момент часть веса автомобиля перекидывается в диагональном направлении вызывая эффект скручивания между шасси и подвеской. Стабилизатор противодействует части этой силы. Стабилизатор прикручивается прямо к шасси через серию сайлент-блоков и выходит концами на ступицу. В сборе это работает как большая пружина, которая скручиваясь под нагрузкой сопротивляется крену кузова лучше, чем могли бы пружины подвески. Есть четыре параметра стабилизатора, на которые следует обращать внимание. диаметр, длина, длина рычага, сила металла. Хотите поразить друзей познаниями? Расскажите им, что по отношению к росту диаметра стабилизатора, его жесткость растет четверократно. Например увеличив диаметр стабилизатора вдвое, он станет жестче в восемь раз!
Последствия увеличения жесткости. Каждый раз, когда вы задумываетесь об замене пружин на более жесткие, не забывайте, что правильный стабилизатор поперечной устойчивости справиться с кренами лучше. Все станет очень хорошо на входах и выходах из поворотов, но чрезмерно жестким стабилизатором вы задушите независимую подвеску более чем полностью. На ухабах, выбоинах, неоднородной поверхности это приведет к меньшему пятну контакта колеса с поверхностью и худшей стабильностью, чем даже если бы вы ехали вообще без стабилизатора. Также как и с пружинами, начните экспериментировать со тюнинговыми стабилизаторами, предлагаемыми на рынке запчастей, начните с мягких настроек, и убедитесь, что при установке стабилизатор встает без какого-либо преднатяжения.
Амортизаторы и пружины
Если от пружин зависит ход подвески и смещение веса, то амортизаторы влияют на то, как это быстро происходит. Жесткие амортизаторы замедляют колебания пружины, тормозят ее движение вверх-вниз. Более мягкие хуже затормаживают пружину, часто приводя к обратному — к дополнительным паразитным колебаниям. Амортизатор подвески — комплексный компонент, и его работа характеризуется тремя состояниями:
Мягкий амортизатор — позволяет пружине делать дополнительные колебания перед полной остановкой, в результате шасси подпрыгивает, колеса теряют контакт с дорогой, и не находят его продолжительное время, после того как кочка пройдена. Ваше вождение при этом выглядит нелепо.
Жесткий амортизатор — чрезмерно жесткий амортизатор препятствует полному сжатию пружины.
Критически жесткий амортизатор — позволяет пружине совершить лишь однократный цикл сжатия-разжатия до остановки.
На самом деле ваш амортизатор находится где-то между жестким и очень жестким вариантом. Такой амортизатор будет лучшим на ровной поверхности. Если вы подумываете над регулируемыми койловерами, самое время их использовать. Как и с предыдущими элементами, начинайте с мягких настроек и далее регулируйте в сторону жесткости.
Сайлент-блоки и амортизаторы
В вашей машине используются сайлент-блоки всех сортов. Сейчас мы рассмотрим лишь те, которые крепят элементы подвески к шасси. Для драйва как и с другими элементами — более жесткие лучше. Будьте реалистом, как и в предыдущих случаях подумайте, как повезете потом бабушку к педиатру.
!Но жесткие почти всегда лучше! На примере сайлент-блоков стабилизатор поперечной устойчивости, жесткие позволят получить немедленный отклик от стабилизатора при крене. Берите жесткие, получите опыт жесткой и шумной езды. Полиуритановые лучший выбор между обычными резиновыми, и алюминиевыми, которые рекомендует Хонда. Жесткие сайлент-блоки помогут против кренов при жестком вождении, по сравнению с более податливыми заводскими.
Шасси и амортизаторы
Чем более расхлябанное и гибкое у вас шасси, тем больше оно напоминает большую, жирную и неуправляемую пружину. В разрез со сказанным ранее, вы никогда не сделаете шасси жестким в достаточной мере.
Распорки: Вы можете проварить дополнительные сварные швы по кузову своей Селики для увеличения жесткости, а можете всего лишь поставить в нее распорку. Все эти распорки, поперечные стабилизаторы, каркасы увеличивают жесткость шасси, а это значит, что ваши пружины, амортизаторы, и шины станут работать эффективнее.
Хорошо
Жесткие пружины ограничивают ход подвески ( важно для низких машин)
Жесткие пружины увеличивают температуру шин улучшая сцепление
Жесткие пружины увеличивают чувствительность управления
Жесткие пружины, амортизаторы и сайлент-блоки делают управление четким и послушным
Жесткий стабилизатор уменьшает крены кузова
Жесткий стабилизатор и амортизаторы увеличивают пятно контакта
Жесткие полиуретановые сайлент-блоки служат дольше
Жесткие распорки и каркасы делают шасси долговечнее
Жесткие распорки и каркасы дают возможность элементам подвески работать лучше
Плохо
Жесткие пружины убивают комфортную езду
Жесткие пружины работают хуже обычных на плохих неровных дорогах
Жесткий стабилизатор внутреннее пятно контакта
Жесткий стабилизатор уменьшает сцепление шин на входе-выходе из поворотах
Жесткие сайлент-блоки повышают шумность при езде
Теперь все это установим
Вы знаете, что можете улучшить вашу подвеску. Вы знаете, что надо сделать. Но не уверены, с чего начать. Следуя нижеследующему порядку, вы добьетесь лучших результатов.
Шаг 1: Рассчитайте коэффициент жесткости пружин и подберите соответствующие ему амортизаторы.
Шаг 2: Замеряйте вес автомобиля.
Шаг 3: Поставьте все это, протестируйте и вернитесь к первому и второму шагу, если шины работают плохо.
Шаг 4: По результатам третьего шага подберите стабилизатор поперечной устойчивости.
Шаг 5: Установите стабилизатор, протестируйте, и вернитесь на шаг 4, если вышло так себе.
Шаг 6: Настройте койловеры подобрав необходимую жесткость, если у вас койловеры.
Шаг 7: Проверьте что получилось, вернитесь на шаг 6, если не нравится результат.
ПАМЯТКА УМЕНЬШАЮЩИМ КЛИРЕНС
Вы, конечно, знаете, что есть больше чем один вид койловеров. Лучшие версии имеют регулировку жесткости, и также дают отрегулировать дорожный просвет незатрагивая пружину. А еще необходимо обеспечить предзагрузку пружины. Немного сжав ее, вы не дадите ей выскочить во время сжатия — разжатия. Также проследите за правильной длиной хода амортизатора. Не все койловеры дают это сделать, к сожалению. Недорогие версии сжимают пружину при уменьшении клиренса. Обычно, при использовании пружин с линейным коэффициентом сжатия, в этом нет ничего страшного. Но надо помнить, что поджатая пружина может уменьшить ход подвески более, чем вы планировали. Следите за тем, чтобы это не привело к касанию кузовом земли на сжатии в нижней точке.