"Утренняя болезнь" амортизаторов

Ударил мороз ( целых -10 градусов ), "забубнила" на неровностях задняя амортизаторная стойка. Она конечно "потела", но прошла всего 35 ткм. — рано ей ещё в утиль. А что с ней? Стойка по внешним признакам масляная, двухтрубная. Частичная потеря масла ( по характеру запотевания грамм 20, а то и меньше ), усугубилась уменьшением объёма масла внутри амортизатора из за охлаждения в мороз. В результате этих уменьшений, в рабочем цилиндре амортизатора ( в верхней части ) образовалась воздушный пузырь. Теперь при работе амортизатора ( при ходе отбоя ) столб жидкости над поршнем разгоняется без сопротивления и ударяет в направляющую втулку штока.
Это называется "утренняя болезнь" амортизаторов. Утренняя — по тому что может пройти сразу после начала движения авто, когда при ходе "сжатия", шток погрузится в надпоршневоую полость рабочего цилиндра и вытеснит количество жидкости ( воздушного пузыря, равное объёму погруженной части штока ), если этого объёма будет достаточно, то воздушный пузырь выйдет весь и дефект устранится. Кроме того, при работе амортизатора, происходит преобразование механической энергии колебаний кузова автомобиля в тепловую энергию, значит жидкость внутри амортизатора будет нагреваться, расширяться и вытеснять воздушный пузырь из рабочего цилиндра… В исправном двухтрубном амортизаторе, "ванночка" над направляющей втулкой всегда наполнена жидкостью, прорвавшейся туда через кольцевую щель между штоком и втулкой. Эта резервная жидкость пополняет надпоршневую полость, в случАе чего.
Как исправить ситуацию с моим амортизатором? Поменять его я всегда успею… Нагреть и прокачать? Возможно хода подвески при сжатии не хватит для вытеснения всего воздушного пузыря. Тогда наверное надо прокачать амортизатор в снятом виде ( с вдавливанием штока на полный ход и с подогревом до комнатной температуры ). И где гарантия, что жидкость опять не "съёжится" на морозе? А ведь жидкость в двухтрубном амортизаторе находится не только в полностью заполненном рабочем цилиндре и "ванночке", а ещё и в компенсационной камере ( в наружней трубе двухтрубного амортизатора ), уровень жидкости там ниже ( остальной объём занимает воздух или "газовый подпор" ), чем в цилиндре. И по идее, за счёт разной пропускной способности донного клапана рабочего цилиндра при ходах сжатия и отбоя, компенсационная камера должна постоянно ( при работе амортизатора ) подпитывать рабочий цилиндр… Вот тут мне немного не понятно, почему тогда воздушный пузырь остаётся надолго. Буду экспериментировать, если не пройдёт само, при раскачке и скором потеплении, буду лечить, вплоть до врезания в наружную трубу стойки пробки для добавления тех самых недостающих 20 граммов амортизаторной жидкости. И посоветую всем: прогревать амортизаторы на малом ходу после стоянки автомобиля в мороз… Летом амортизатор при интенсивной работе может разогреться до 120 градусов ( значит, градусов 80 из них это тепловой эквивалент той самой энергии, которую амортизаторы гасят при свей работе).
Простояла машина дней несколько в гараже, потеплело до +5 градусов и пропал стук в стойке. А если поехать с этим стуком на диагностику ходовой и проверить машину на амортизаторном стенде? Думаю, проверка на стенде может и не показать неисправность, т.к. современные амортизаторные стенды ( применяемые на СТО для диагностических целей ) насколько мне известно, оценивают амортизатор по коэффициенту демпфирования ( затухания колебаний ) кузова. Это безразмерная величина, которая оценивает способность подвески гасить ( рассеивать ) энергию, возникающую в упругих элементах подвески при колебаниях кузова с определённой частотой ( 100 — 1000 1/мин ). Желательный диапазон демпфирования D = 0,25 — 0,3. Стенд выдаёт по результатам проверки, эффективность амортизаторов в %. Но этой информации не достаточно, чтобы получить полную картину работы амортизатора. Например, сила сопротивления на штоке одного из амортизаторов оси может быть больше при ходе отбоя, у другого — на ходе сжатия. Коэффициенты сопротивления обоих амортизаторов могут при этом оказаться равными, а следовательно и коэффициенты демпфирования и эффективность будут равны. Хотя машина с таким дефектом потеряет в управляемости. То же самое со стуком ( свободным ходом штока в конце сжатия, начале отбоя ). Свободный ход ( малый по сравнению с рабочим ходом, но достаточный для стука ) может не отразиться на общей картине демпфирования ( эффективности ). Компьютер выдаст положительный результат — стойка исправна. Тем более, за время всех манипуляций ( с мойкой и оформлением ), стойка может согреться в тёплом помещении и перестать стучать самостоятельно.
Вот тут и пригодятся методы " дяди Васи ". Я применяю несколько проверок к амортизаторам, учитывая что кроме амортизаторов бывают амортизаторы с пружиной, направляющие амортизаторные стойки и пружинные направляющие амортизаторные стойки. Первое — покачивание кузова вверх — вниз руками по углам, соответствующим проверяемым амортизаторам. Второе — оценка состояния амортизатора по внешнему виду ( течь жидкости, задиры на штоке, разрушение демпфера — отбойника и пыльника штока. Третье — проверка люфта штока в корпусе амортизаторных стоек с функцией направляющего элемента.
Так как эксплуатировать амортизаторы в таком большом интервале годовых температур ( от — 40 до + 40 градусов ) в которых мы живём? Это проблема для амортизаторов, в которых рабочим телом является жидкость. Амортизаторная жидкость значительно изменяет свою вязкость и объём при изменении температуры. Из за этого, значительно изменяется скорость прохождения потока жидкости через калиброванные отверстия в клапанах и дросселях амортизатора. Изменяется высота жидкостного столба в компенсационной камере. Амортизаторы значительно изменяют свои характеристики и даже начинают стучать ( на холоде )… Напрашиваются меры, которые мы можем применять: использовать амортизаторы ( автомобили ), которые предназначены для работы в температурах, обычных в данной местности ( это наверное единственный практический совет ), ну и "прогрев" амортизаторов в начале зимней поездки. А остальные решения теоретические: — устроить подогрев амортизаторов ( электрический, например как подогревают топливные фильтры на дизелях ); — предусмотреть в конструкции амортизаторов возможность изменения пропускной способности дросселей, переключением на зимний режим эксплуатации ( например поворотом штока или автоматическим термостатом ); — применить вместо привычной амортизаторной жидкости иное рабочее тело ( читал где то, что Каяба, создала уже полностью газовый амортизатор и готова его выпускать ). И ещё, думаю полезно будет зимой при повышенной жесткости амортизаторов "гоцать" по неровностям нежнее, убиваются ведь не только амортизаторы с опорами, а "стаканы" и прочие несущие элементы кузова.
При подборе амортизатора к автомобилю, следует учитывать, что ему придётся демпфировать колебания кузова и колебания не подрессоренных масс ( колеса и подвески ). Учесть кинематическое передаточное число при смещении точки опоры колеса относительно оси амортизатора. Учесть жесткость упругого элемента ( пружины ). Ну и такие мелочи, как собственное трение в амортизаторах и фрикционное демпфирование ( за счёт трения в шарнирах подвески ). Желательный диапазон демпфирования 0,25 — 0,3. Думаю, не всякий механик озабоченный тюнингом подвески может просчитать всю эту "гармонию", тогда пусть хотя бы задумается, что изменив любой из вышеперечисленных параметров, может получить и отрицательный результат. Существуют три вида характеристик сопротивления амортизаторов: 1) Дэгрессивная — когда амортизатор развивает сопротивление уже при малых ходах колеса ( больше трясёт по мелочам, но меньше кренится ). 2) Прогрессивная — когда амортизатор лучше работает при больших ходах подвески ( на плохих дорогах ). 3) Линейная — компромисс между первыми двумя ( когда зависимость силы сопротивления на штоке от скорости его перемещения — линейная функция ). Линейная характеристика предпочтительна. Колебания колёс наиболее эффективно гасятся при сопротивлениях на штоке в отношении: Fотбоя / Fсжатия = 1 и линейной характеристике.
Опять мороз ( — 10 градусов ). Смотрю, у соседа " Джетта — 2 " ( старенький переднеприводный автомобиль с полузависимой задней подвеской на торсионной балке и амортизаторными пружинными стойками ) упала — провалилась задняя подвеска ( как будто машина сильно загружена ). Так и есть, приезжает сосед в мастерскую, жалуется что подвеска при езде в мороз стала постепенно проседать, пока не опустилась до упора. Ночь простояла во дворе, не поднимается. Поддомкратили задок кузова в тепле — опускаются колёса потихоньку под весом колёс и усилием пружин. Решили оставить на ночь в тепле, поддомкраченную. Утром убрал домкраты, покачал задок — вроде нормально работают амортизаторы, пружины целы, но отсутствуют ( разбиты в хлам ) дополнительные упругие элементы, которые на этой машине заменяют демпферы хода сжатия на штоке амортизаторной стойки. Эти детали, сделанные из ячеистого полиуретанового эластомера, имеют увеличенную длину, практически не оставляя штоку свободного хода. Сделано это не случайно, т.к. дополнительные упругие элементы вступают в работу уже при нормальных нагрузках и ходах подвески. Их упругость, имеющая оптимальные характеристики, положительно влияет на динамику работы задней подвески. Ну и ограничителями хода сжатия амортизатора они являются тоже. Вот и получается, что сосед вовремя не заменил эти упругие элементы и получил слишком большой ход сжатия амортизатора в мороз, когда амортизаторная жидкость загустела. Загустевшая жидкость, на ходах сжатия ( под весом автомобиля, увеличенным силой инерции при раскачивании кузова ), проходит через бОльшие отверстия клапанов хода сжатия. Тогда как через меньшие отверстия в клапанах отбоя ей пройти гораздо сложнее. А здесь ещё сила, вытягивающая шток маловата ( равна дополнительной упругости пружины, вызванной " провалом " клиренса ). Возможно тут как раз не хватает " помощи " дополнительного упругого элемента. Вот и получается неприятное равновесие в проваленном состоянии. Сегодня занимались этой Джеттой. Сняли стойки — нормально работают ( в руках, в тепле ) стойки BOGE — масляные. Решили не менять. Поставили под съёмные нижние чашки пружин кольцевые проставки по 2,5 см, поставили новые демпферы ( буфера ) и отправили мужика.
Смотрел как то по Авто — плюсу, как пикап Ниссан ( автоплюсовского директора Леонтьева ) тюнинговали для бездорожья. Взяли новую амортизаторную стойку, прокачали её старательно в вертикальном положении. Потом надели пружину ( в стяжках ), собрали опору. Потом положили стойку на пол ( лёжа!) и пневматическими гайковёртами, очень ловко разобрали стяжки… Я представил себе, как донный клапан, оказавшись на границе раздела жидкости и газа ( в лежащем на боку амортизаторе ), засасывает обогащённую пузырьками эмульсию в рабочий цилиндр, при распрямлении пружины… Судя по тому, как слаженно и быстро пацаны управлялись с гайковёртом ( явно это был их любимый инструмент ), похоже они не просто собрали так же все четыре стойки автоплюсовского Ниссана, а делают так всегда… А ведь стойку, после прокачки в вертикальном положении, нельзя больше наклонять на угол более 45 градусов от вертикали ни при сборке, ни при установке на автомобиль. Это правило касается и тех случаев, когда для замены ступичного подшипника, снимают поворотный кулак в сборе с амортизаторной стойкой. Занимаясь с подшипником, опрокидывают стойку по — всякому… Так надо помнить, что потом перед установкой на машину, стоит снять пружину и прокачать стойку в вертикальном положении. а что при движении она хуже прокачается чем руками в гараже. Да это факт. Думаю, что когда прокачиваем свободную ( без пружины и демпфера) стойку руками, когда совершаем полные неспешные ходы с 2-3 секундными перерывами в крайних положениях, происходит максимально возможная перекачка жидкости между надпоршневой, подпоршневой полостями цилиндра и компенсационной камерой. Иногда, удаление воздушного пузыря из цилиндра происходит за один полный ход штока, а иногда — за несколько ходов. Это ощущается по уменьшению до нуля величины свободного хода штока ( провала ). Процесс прокачивания стойки в условиях работы её на автомобиле может значительно затянуться из за малых ходов ( думаю это 1/3 от полного хода ), недоступности полного погружения штока ( ограничивается пружиной и демпфером сжатия, который на штоке ), из за большой частотой колебаний ( + гидроудары из за наличия воздушного пузыря в цилиндре ) — нарушается процесс подпитки цилиндра жидкостью из компенсационной камеры, из за отсутствия жидкости в резервной ванночке ( над направляющей втулкой ), из за наличия свободного подсоса воздуха в надпоршневую полость цилиндра из компенсационной камеры через щель между штоком и направляющей втулкой. Даже непродолжительная работа непрокачанного амортизатора в стойке Макферсон, может привести к необратимым последствиям — повреждению клапанов и поршня из за гидроударов, появлению задиров на штоке в условиях недостаточной смазки в "завоздушенном" зазоре шток — направляющая втулка.