Разработка технологического процесса диагностики, технического обслуживания и ремонта амортизаторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Амортизаторы наряду с другими системами и агрегатами оказывают существенное влияние на безопасность движения. Известно, что отсутствие надежного контакта колеса с опорной поверхностью, особенно при высоких скоростях движения автомобиля, приводит к снижению безопасной скорости движения при повороте на 10.15 %, а также к увеличению тормозного пути на 5.10 %. При неисправных амортизаторах колебания колеса могут исказить информацию, поступающую в блок управления АБС; при этом возможно ошибочное растормаживание колеса.

В настоящее время амортизаторы по влиянию на безопасность движения ставят в один ряд с такими элементами и системами активной безопасности автомобиля, как шины, тормозные системы и рулевое управление. Причем при техническом обслуживании автомобиля должное внимание состоянию амортизаторов, как правило, не уделяется.

Износ и старение деталей амортизаторов происходят медленно, вследствие чего постепенно снижается и эффективность. Водитель не чувствует резких изменений в поведении автомобиля, привыкая к постепенному ухудшению его характеристик. В связи с этим в процессе эксплуатации автомобиля весьма актуальны периодическое диагностирование амортизаторов и оценка эффективности их работы.

Для оценки состояния подвески (в первую очередь, амортизаторов) автомобиля в процессе эксплуатации применяются стенды, имитирующие движение автомобиля по неровностям. Их действие основано на моделировании резонанса в подвеске автомобиля, который возникает в результате воздействия внешней силы от неровностей опорной поверхности. При этом частота колебаний подвески оказывается близкой к частоте свободных колебаний неподрессоренной массы. При резонансе резко возрастают амплитуды и ускорения вынужденных колебаний масс, а их уровень зависит от качества (технического состояния) амортизаторов.

Именно этим объясняется актуальность выбранной темы дипломного проекта.

Цель работы - разработка технологического процесса диагностики, технического обслуживания и ремонта амортизаторов.

Для достижения поставленной цели необходимо последовательно решить ряд задач, а именно:

ознакомление с нормативно-технической документацией

обзор, обобщение и анализ учебной литературы и других источников по выбранной теме;

углубленное изучение конструкции амортизаторов;

описание видов неисправностей амортизаторов и способов их устранения;

физико-математические вычисления на основе характеристики амортизаторов;

проведение технического обслуживания и ремонта амортизаторов;

проведение диагностики амортизаторов, с использованием диагностического оборудования;

изучение требований охраны труда, окружающей среды, техники безопасности

Объект исследования - амортизаторы автомобиля.

Предмет исследования - амортизационная стойка автомобиля.

При написании дипломного проекта использовалась такая литература, как: Бутовский К.Г. Устройство автомобиля, 2011г.; Основенко Н.Е. Ходовая система автомобиля, 2013г.; Сокол Н. А. Основы конструкции и расчета автомобиля: трансмиссия и ходоваячасть, 2012г; Трудовой кодекс Российской Федерации; Федеральный закон Российской Федерации "Об основах охраны труда в Российской Федерации"

Структура работы включает в себя:

Введение, в котором сформулирована актуальность, цель и задачи работы;

Глава 1, в которой излагаются теоретические вопросы темы на основе анализа документов и литературы;

Глава 2, в которой описываются техническое обслуживание, диагностика и ремонт амортизатора, приводятся расчеты;

Заключение, в котором делаются выводы относительно достигнутых результатов, степени выполнения поставленных целей и задач;

Список использованной литературы.



Глава 1. Конструкция амортизаторов

1.1 Устройство амортизационной стойки

Главная деталь современной подвески -- это амортизационная стойка. Основные элементы ее конструкции -- это амортизатор, пружины и дополнительные детали для усиления жесткости. Амортизационные стойки с винтовыми пружинами зачастую известны как винтовые подвески (койловеры -- coilover - Пружина над стойкой), или регулируемые подвески.

Устройство амортизационной стойки (рис.1)

Амортизационная стойка выполняет функции упругого элемента и амортизатора. В ее центре расположен телескопический амортизатор. Он бывает газовым либо масляным. Главное отличие телескопического амортизатора от обычного заключается в том, что на корпусе имеется площадка. Задача амортизационной стойки -- поддерживать пружину (нижнюю часть упругого элемента). К брызговику крыла через опорный подшипник соединена верхняя часть стойки, а нижняя прикреплена с поворотным кулаком с помощью сайлентблока. Крепления верхней и нижней частей, амортизатор и пружина обеспечивают подвижную работу.

Рис. 1 - Амортизационная стойка



Пружины имеют вид витков, благодаря чему могут легко сжиматься и разжиматься. Койловеры способствуют сжатию пружины относительно амортизатора. Жесткость амортизатора может регулироваться.

Амортизационная стойка является частью подвески на поперечных рычагах. Она связывает кузов и колесо. Благодаря жесткости стойки и соединенным с ней рычагам, которые выполняют удерживающую функцию, в горизонтальной плоскости смещение колес относительно кузова становится невозможным.

Телескопическая конструкция стойки способствует движению колес вверх и вниз в допустимых пределах. Это помогает сглаживать удары, получаемые колесом.

При вращении гайки по резьбовой части амортизатора винтовой подвески можно менять положение опоры пружины. При «укороченной» пружине и увеличенном преднатяге, жесткость пружины увеличивается, как и дорожный просвет (клиренс) при определенной нагрузке на автомобиль.

Существует два вида винтовых подвесок.

Первый вид. Изменяя характеристики винтовой резьбы и пружины, их можно установить, сохранив при этом старую стойку. Однако при этом управляемость автомобиля может снизиться, т.к. амортизатор при измененном клиренсе не справляется с работой подвески.

Второй вид. Стойка меняется целиком. Резьба в данном случае наносится на корпус стойки, так что регулировать клиренс можно на самом автомобиле, без разбора подвески.

1.2 Преимущества винтовой подвески

Винтовую подвеску (койловеры) используют на автомобилях и мотоциклах для того, чтобы регулировать клиренс на необходимую высоту. Высокая жесткость подвески позволяет быстро двигаться в поворотах.

Простота конструкции винтовой подвески позволяет проводить в случае необходимости несложный ремонт самостоятельно, т.к. неисправностей не может быть много, и распознать их очень просто. Например, по характерному звуку опытный водитель может узнать о разрушении опорного подшипника и устранить неисправность.

Благодаря опять же конструкции винтовой подвески, ударные нагрузки на кузов снижаются, опорные элементы разгружаются, что увеличивает их срок службы. Подвески на амортизационных стойках имеют незначительное количество неподрессоренных частей, так что масса их существенно меньше.

Так как настраивать уровень можно поочередно на каждой оси, допустимо использование шин, разных по размеру.

Настройки амортизаторов в винтовых подвесках обычно недоступны в стандартных амортизаторах.

Винтовые подвески эффективны на российских дорогах. Управляемость автомобиля значительно выше: как при разгоне, торможении и движении в поворотах, так и при наезде на неровности или выбоины, винтовые подвески даже скоростную езду делают комфортной.

Виды амортизаторов

На сегодняшний день существует пять основных видов амортизаторов: масляные, газовые, гибридные (газо-масляные), пневматические и автоматические. Последние могут быть как с электронной регулировкой, так и с гидравлико-механической либо магнитной.

Масляные двухтрубные амортизаторы (рис. 2)

Их еще называют гидравлическими. Во многом благодаря простой конструкции, этот вид амортизаторов обладает высокой степенью надежности. Подвеска автомобиля с «гидравликой» отличается хорошей плавностью хода, что автоматически повышает уровень комфорта во время движения.

Кроме очень актуальных для российских условий достоинств, амортизаторы имеют и существенный недостаток - недостаточная приспособленность к плохим дорогам.

Быстрое передвижение автомобиля по неровным дорогам повышает скорость движения поршня, в результате чего поршень может перегреться и на его поверхности могут образовываться кавитационные пузырьки. Этот негативный эффект называется «вспениванием» масляной жидкости и из-за него амортизаторы теряют большую часть своих амортизирующих свойств.

Поэтому амортизаторы масляные (гидравлические) двухтрубные подходят для автомобилей, владельцы которых преимущественно ездят по дорогам хорошего качества.

Рис. 2 - Масляные (гидравлические) амортизаторы

Газовые однотрубные

В отличие от двухтрубных амортизаторов здесь рабочей камерой является сам корпус устройства. Так же, несмотря на название - газовые - в нижнюю часть амортизатора закачивается газ (азот), а в верхнюю - масло.

Из-за отсутствия отдельной рабочей камеры для каждой среды корпус амортизатора способен вместить в себя больший объем газа или жидкости при стандартном посадочном размере.

В сравнении с гидравлическими амортизаторами, масса газовых меньше, а их конструкция предусматривает монтаж в перевернутом виде.

К положительным качествам газовых амортизаторов относят хорошую теплоотдачу, что препятствует их перегреву. Благодаря этому свойству газовые однотрубные амортизаторы можно порекомендовать владельцам автомобилей, которые часто ездят быстро и не по самым ровным дорожным покрытиям.

Основным недостатком является очень малый срок службы в случае даже не сильного повреждения корпуса.

Рис. 3 - Газовый однотрубный амортизатор

Газо-масляные двухтрубные (рис. 4)

В сравнении с гидравлическими амортизаторами, на дорогах низкого качества они ведут себя более жестко, способны служить дольше, но и их стоимость заметно выше.

Газо-масляные амортизаторы с двухцилиндровой конструкцией рекомендованы для автомобилей, которые регулярно двигаются по дорогам низкого качества.

Амортизаторы с автоматической регулировкой

Такие амортизаторы отличаются сложной конструкцией и высокой плавностью хода.

Работа автоматических амортизаторов практически бесшумна, кроме того, они способны выдерживать высокие нагрузки при скоростном движении автомобиля по неровным дорогам.

Однако и стоимость таких амортизаторов может стать неприятным сюрпризом для владельца автомобиля, в стандартное оснащение которого они входят.

Рис. 4 - Газо-масляный двухтрубный амортизатор

Пневматические амортизаторы (рис. 5)



Рис. 5 - Пневматический амортизатор

Передовые технологии наделили пневмоамортизаторы способностью самостоятельно удерживать кузов автомобиля в стабильном положении при езде по ухабистым дорогам. Именно такими амортизаторами оснащается большинство автомобилей представительского класса.

Стоимость таких амортизаторов может повергнуть в шок человека, ранее никогда не сталкивавшегося с пневмоподвеской.

Пневматические амортизаторы так же обладают способностью увеличивать или уменьшать клиренс, если того требует качество дороги и скорость движения автомобиля - элемент, свойственный достаточно дорогим автомобилям.

1.3 Прогноз рынка амортизаторов

Исправные амортизаторы. Не чувствуешь тряски и вибрации, да и шума в автомобиле меньше. Комфортно, словом, но это в данном случае не главное. Состояние амортизаторов сказывается на всем, что связано с автомобилем.

Неровное дорожное покрытие заставляет колесо вибрировать. Особенно так называемые волны на асфальтобетоне, напоминающие стиральную доску, ну и, разумеется, брусчатка, булыжник, железобетонные плиты и т.п. Если амортизатор плох, то легко попадает в резонанс и колесо высоко отскакивает от дорожного покрытия. Вывод - не стоит нестись на высокой скорости по трамвайным путям (а ведь сколько автомобилистов мчатся по полотну между рельсами, уложенному плитами усилиями солдат). Еще один источник колебаний колеса и подвески в целом - это неправильная балансировка колеса. Или, положим, колесо отбалансировано, но его трясет из-за, к примеру, искаженной формы после удара, вздутия камеры, порыва корда, налипшей грязи… Вывод: плохие амортизаторы - это и ухудшенный разгон машины, и проблемы с плавностью хода, торможением, прохождением поворотов и преодолением подъемов и спусков - словом, все, что способно привести к аварии из-за увеличившегося вследствие вибрации проскальзывания колес.

Тем не менее, не все автовладельцы воздают амортизаторам должное. Многие из них накатывают сотни километров, не обращая внимания на отчаянный стук спереди или сзади. Некоторым просто не хочется ехать в автосервис. Между тем, самостоятельная проверка исправности амортизатора весьма проста. Достаточно визуальным осмотром определить, нет ли потеков жидкости на корпусе амортизатора, а затем интенсивно покачать автомобиль по очереди за каждый угол, нажав на крыло или бампер три-четыре раза. После этого кузов должен совершить лишь одно “возвратное” движение до номинального уровня. Если же машина качается дольше или при этом слышны отчетливые стуки, амортизатор можно считать неисправным и его стоит заменить. Наиболее распространены амортизаторы двух видов - гидравлические и газогидравлические (часто их называют газонаполненными или просто газовыми). В гидравлических амортизаторах гашение колебаний упругих элементов подвески происходит просто за счет перетекания жидкости (обычно это масло - его выбирают из-за повышенной вязкости) из одного резервуара в другой и обратно через систему клапанов. В газогидравлических также присутствует жидкость, однако она предварительно “поджата” небольшим объемом газа, который, в отличие от жидкости, имеет свойство сжиматься. К слову, у газогидравлических амортизаторов есть “классический” недостаток, особенно ярко проявляющийся на наших дорогах. При неизбежной тряске воздух вспенивает масло и создает “воздушные ямы” в работе амортизатора. При интенсивной же вибрации (знакомо, правда?) возникают воздушные пузырьки низкого давления, что не только снижает эффективность работы амортизатора, но и довольно быстро приводит его в негодность. Срабатывает эффект кавитации, когда мелкие пузырьки просто разъедают стенки и другие детали устройства.

В переднеприводных автомобилях, столь популярных сегодня, сосуществуют два принципиально разных вида амортизаторов - классические задние и передние, типа McPherson. McPherson - это амортизаторы с телескопической гидравлической передней стойкой довольно сложной конструкции.

Сегодня на рынке присутствует достаточно широкий выбор амортизаторов самых различных фирм-производителей. Причем производители стараются иметь в своем ассортименте амортизаторы для как можно большего числа популярных моделей машин и даже для разных стилей езды на них, различая, к примеру, “спортивный” и “комфортный” стиль вождения. Хотя, конечно, у каждой фирмы присутствует и определенная специфика. Итак, кто же сегодня основные игроки на этом рынке?

KAYABA В Европе клиентами японского концерна Kayaba являются такие известные производители, как Ford, Renault, Peugeot, Seat и другие. Концерн имеет более семи тысяч сотрудников на разных континентах. Благодаря своим прекрасным эксплуатационным характеристикам и относительно невысокой цене, амортизаторы Kayaba уверенно обосновались на дорогах России, Беларуси, Украины и стран Балтии. В нашей стране особенно популярен газо-гидравлический амортизатор Ultra SR. В числе “изюминок”, присущих Ultra SR - повышенные демпферные свойства, стабилизирующие сцепление с дорогой и управляемость; высокие показатели при применении низкопрофильных покрышек со стальным брекером; отсутствие затухания. Стойка предназначена для амбициозных водителей со спортивным стилем езды, которые, как известно, предъявляют весьма жесткие требования к управляемости автомобиля.

KONI Производство автомобильных амортизаторов является единственной специализацией фирмы Koni. Во многих деталях эти амортизаторы отличаются от продукции других производителей. Основное отличие - возможность регулировки характеристик амортизатора. Разница между “нулевым” положением при поставке с завода и положением “max” составляет 100%. Этот запас может быть использован для адаптации амортизатора к различным дорожным условиям в соответствии с индивидуальными требованиями владельца автомобиля. Амортизаторы Koni пригодны практически для любого автомобиля, для любого стиля вождения и для любых условий эксплуатации. Фирма выпускает свыше 2500 моделей амортизаторов, при этом инженеры не отдают предпочтения какой-либо одной конструктивной схеме: тип амортизаторов подбирается в зависимости от конструкции подвески и заданных условий эксплуатации автомобиля.

MONROE Бельгийская компания Monroe (наверное, самое известное имя на рынке) каждый год поставляет амортизаторы для миллионов автомобилей. Sensatrac является последней серией в широком ассортименте амортизаторов. Только компания Monroe предлагает изготовленные на заказ амортизаторы для 99% автомобилей - от Alfa Romeo до Zastava. Амортизатор Sensatrac компании Monroe разработан на хорошо проверенной технологии использования давления газа, реализованной в модели Gazmatic. Новая система Monroe базируется на большом прошлом опыте работы в области газовых амортизаторов, которые обеспечивают точную и мгновенную реакцию при езде. Sensatrac сочетает эти преимущества и добавляет новые достоинства к рабочим характеристикам амортизаторов: приспособленность ко всем условиям движения; улучшенное управление автомобилем; ускоренная реакция при резких маневрах.

SACHS Вот уже более 65 лет, как фирма SACHS является одним из крупнейших в мире производителей амортизационной техники. Многолетний опыт, применение новейших технологий и материалов, оригинальное решение конструкторских задач дали возможность продукции с фирменным знаком SACHS стать серийной на сборных конвейерах таких фирм, как Alfa Romeo, Audi, BMW, Mercedes, Lada, Jaguar, Lancia, Peugeot, Saab, Skoda и многих других. В стандартных амортизаторах с возрастанием нагрузки пропорционально возрастает скорость движения штока. Рациональность же амортизаторов SACHS продумана до мелочей - при росте нагрузки скорость движения штока плавно растет до определенного момента, а затем стабилизируется. Отсюда - долговечность и надежность, комфортность и безопасность. Гарантия на все амортизаторы марки SACHS - один год, независимо от пробега.

BOGE Амортизаторы этой марки выпускаются в Германии и устанавливаются преимущественно же на немецкие автомобили. По этой ли причине, или по какой-то другой, но их продажи за пределами Европы достаточно ограничены. Впрочем, у специалистов они пользуются крайне хорошей репутацией (после слияния концернов Boge и Sachs торговая марка "Boge" отошла последнему и теперь Sachs выпускает свои амортизаторы под двумя торговыми марками. Качеством амортизаторы Boge и Sachs не отличаются, поскольку они впитали в себя технологии и опыт обеих компаний, но несколько различаются по специализации - прим. Samael).

GABRIEL Эти амортизаторы производятся в США и во Франции, но объемы их производства намного меньше, чем у других фирм, поэтому на рынке они не особо распространены.

DELCO Амортизаторы американского производства, соответственно, и устанавливаются они в основном на машины американской сборки. Причем в открытую продажу их поступает немного, основные потребители - сборочные цеха. Эти амортизаторы известны своим очень высоким качеством, но, по мнению специалистов, явно не предназначены для наших дорог. Их стихия - хайвэи и автобаны с идеальным покрытием.

1.4 Расчет характеристики амортизатора

Для расчета параметров амортизатора с начало выбираем коэффициент апериодичности y=0,15…0,3, принимаем y=0,2.

, (1)

откуда коэф. сопротивления амортизатора

.

М - масса приходящаяся на подвеску, приведенная к центру колеса;

c=271363 H/м - жесткость подвески, приведенная к центру колеса;

Учитывая, что коэф. сопротивления на ходе отбоя , где

- коэффициент сопротивления на ходе сжатия (, принимаем ).

, (2)

Определяем коэффициент сопротивления на ходе сжатия амортизатора:

,

Определяем коэффициент сопротивления амортизатора на ходе отбоя:

, 

По известным коэффициентам строится характеристика амортизатора, в которой максимальная сила сопротивления: , где принимают равным 0.6 м/с.

;

Рис. 6

Расчет параметров амортизатора

Площадь поршня

мм2,

Диаметр поршня

мм,

где

pmax=4 МПа - максимальное давление в амортизаторе;

Fmax= Fmax(отб)=5857.2 H - максимальная сила сопротивления амортизатора на ходе отбоя;

Определим диаметр штока (приняв его длину L= 300 мм)

Из расчета на устойчивость штока при максимальном осевом сжатии:



(3)

мм

Площадь поршня на ходе отбоя

мм2,

Площадь поршня на ходе сжатия

мм2,

По ГОСТ выбираем амортизатор с диаметром кожуха: D=70 мм.

Гидравлический расчет амортизатора

Выбираем площадь сечения проходных отверстий такую, чтобы получить заданную характеристику.

Расход жидкости

, (4)

в то же время

, (5)

где .

мм2 

Где,

kУ=0.98 - коэф. утечек;

Sв=SвСЖ= 1519.8 мм2 - площадь вытеснителя на ходе сжатия;

Sв=SвОТБ= 1284.8 мм2 - площадь вытеснителя на ходе отбоя;

m=0.65 - коэф. расхода;

r=760 кг/м3 - плотность.

Тепловой расчет амортизатора

Мощность, рассеиваемая амортизатором в атмосферу

, (6)

где

kt=55 Втм2/с - коэф. теплоотдачи;

Dt - перепад температур между поверхностью амортизатора и набегающим потоком воздуха;

Обдуваемая площадь поверхности амортизатора

м2,

Генерируемая мощность

. (7)

Здесь

- средний коэф. сопротивления амортизатора;

Vср=0,3 м/с - средняя скорость перемещения поршня.

Температура стенок амортизатора

0C. 

Глава 2. Технологический процесс технического обслуживания и ремонта амортизаторов

2.1 Техническое обслуживание и неисправности амортизаторов

При техническом обслуживании ходовой части, а так же основных работах по ТО ходовой части, важную роль занимает техническое обслуживание и ремонт амортизаторов.

Амортизаторы могут иметь износы сальников, шарнирных соединений, клапанов и пружин. Изношенные детали амортизатора, а так же детали с трещинами и задирами заменяют новыми. Сборку амортизаторов проводят в последовательности, обратной сборке. Собранный амортизатор проверяют на бесшумность работы и развиваемое сопротивление на специальной установке. Во время испытания не допускают протекания жидкости.

У неисправного амортизатора, больше времени колесо проводит в воздухе, а не в контакте с дорогой. Это приводит к следующим проблемам:

Увеличивается тормозной путь, особенно нагруженного автомобиля и с прицепом. Ухудшается сцепление колес с дорогой. 

Снижается скорость безопасного прохождения поворотов и выполнения экстренных маневров, особенно в сочетании с торможением. Достаточно сильного порыва бокового ветра, чтобы автомобиль снесло в сторону. Ухудшается управляемость и освещение дороги. Неравномерное и нестабильное освещение дороги из-за колебаний кузова как в продольной, так и в поперечной плоскостях, делает ночное вождение опасным и утомительными для самого водителя и для водителей встречного транспорта из-за ослепляющего эффекта фар. Увеличивается утомляемость водителя и, как следствие, время реакции. Повышенный износ шин и узлов ходовой части и трансмиссии, повышенный расход топлива. Из-за плохого сцепления с дорогой в моменты потери контакта с дорожным полотном ведущих колес, возникает пробуксовка, которая сопровождается повышением оборотов и соответственно ростом потребления топлива. Такие пробуксовки вызывают также интенсивный износ протектора шин и деталей трансмиссии. Разрушения кузовных элементов. При движении по неровностям, могут появиться резонансные колебания, которые способны вызвать даже трещины силовых элементов кузова, особенно вблизи точек крепления двигателя и коробки передач. Нарушается работа электронных систем помощи водителю. Особенно систем АБС, ПБС (АПС) и Traction Control, т.к. не обеспечивается постоянный и надежный контакт колес с поверхностью дороги. Их датчики настроены на отслеживание поведения колес, катящихся по земле, а не вращающихся в воздухе. Интеллектуальная электроника не способна зафиксировать момент, когда колесо оторвалось от земли и находится в воздухе. Электронные системы путаются и дают неверные указания исполнительным механизмам. Снижение комфортности поездки. Машину трясет, вибрация становится неравномерной и часто сопровождается стуками. Опасность ситуации заключается в том, что, во-первых, водители не осознают проблем, связанных с амортизаторами, а во-вторых износ амортизаторов происходит постепенно, часто без видимых или слышимых признаков. Водитель привыкает к «новому» поведению автомобиля. Далее приведена таблица дефектов амортизаторов, их причины, а так же способы устранения.

Таблица 1 - Характеристика дефектов амортизаторов и их причины

№	Дефект 1	Дефект 2	Причина	Действия
1	2	3	4	5
1.	Масло на корпусе и штоке амортизатора. Видны капли и подтеки	Коррозия штока амортизатора. Разрыв уплотнителя штока амортизатора	Коррозия вызвана износом пыльника амортизатора и связана с попаданием воды и грязи на шток	Замена амортизатора
2.	Шток амортизатора деформирован или сломан		Сильный удар подвески, нарушение геометрии кузова автомобиля в результате аварии	Замена амортизатора
3.	Не происходит автоматическое выдвижение штока газового амортизатора		Отсутствие газа в амортизаторе: результат повреждения уплотнения штока или естественный износ	Замена амортизатора
4.	Стук в амортизаторе	Износ и разрушение резиновых втулок в крепежных проушинах амортизатора	Не соблюдены моменты затяжки при установке амортизаторов. Использованы амортизаторы, не подходящие к данному автомобилю. Естественный износ втулок	Замена втулок
5.	Стук в амортизаторе	Потертости картриджа в амортизаторной стойке	Картридж не был жестко закреплен к стойке	Разобрать стойку и заново собрать ее, соблюдая технологию сборки

2.2 Диагностика амортизаторов

Диагностика при помощи раскачивания стоящего на месте автомобиля.

Данный метод заключается в раскачивании кузова стоящего автомобиля и оценке состояния амортизаторов по количеству колебательных движений кузова до момента полной остановки.

Данный метод не позволяет выявить причину в конкретном узле амортизатора, а лишь свидетельствует о его полной поломке (повреждение проушины или штока, износ клапанного узла, отсутствие амортизаторной жидкости в рабочей камере). Попытки определить степень износа амортизатора, в этом случае, не дадут результата, так как усилие, развиваемое амортизатором, зависит от скорости движения штока. Кроме того, в различных автомобилях, конструктивно заложены разные параметры жесткости подвески.

При движении автомобиля скорость движения штока амортизатора значительно выше, чем та, которую Вам удастся достичь при раскачивании авто. Поэтому и определить степень износа амортизатора в данном случае невозможно.

Обычно такой способ выявления причин неисправностей амортизаторов дополняется еще и визуальным методом их диагностики.

Проверка раскачиванием кузова малоэффективна из-за того, что шарниры подвески после длительной эксплуатации могут перемещаться с большим сопротивлением, которого будет достаточно для быстрого гашения раскачивания. И наоборот, амортизаторы с прогрессивной характеристикой, по причине малого сопротивления на небольших скоростях перемещения кузова, будут медленно гасить колебания даже в исправном состоянии.

Визуальный метод диагностики амортизаторов

Это распространенный метод, который, в совокупности с другими способами диагностики, позволяет, выяснить причину поломки амортизатора. С помощью данного метода невозможно точно установить только причины повреждений и разрушений внутренних частей амортизатора. Важно знать, что одним из наиболее часто встречающихся дефектов внутренних частей амортизатора является их естественный износ. При визуальном осмотре часто приходится снимать установленный амортизатор, что очень трудоемкий процесс.

Амортизаторы наряду с другими системами и агрегатами оказывают существенное влияние на безопасность движения. Известно, что отсутствие надежного контакта колеса с опорной поверхностью, особенно при высоких скоростях движения автомобиля, приводит к снижению безопасной скорости движения при повороте на 10.15 %, а также к увеличению тормозного пути на 5.10 %. При неисправных амортизаторах колебания колеса могут исказить информацию, поступающую в блок управления АБС; при этом возможно ошибочное растормаживание колеса.

Неисправные амортизаторы приводят к нестабильному и неравномерному освещению дороги, ослеплению водителей встречных автомобилей вследствие повышенного колебания кузова или шасси. Переднеприводной автомобиль с амортизаторами, изношенными на 50 %, при движении с постоянной скоростью по дороге, покрытой слоем воды толщиной 6 мм, может начать аква-планирование при скорости, на 10 % меньшей скорости такого же автомобиля, но с исправными амортизаторами.

В настоящее время амортизаторы по влиянию на безопасность движения ставят в один ряд с такими элементами и системами активной безопасности автомобиля, как шины, тормозные системы и рулевое управление. Причем при техническом обслуживании автомобиля должное внимание состоянию амортизаторов, как правило, не уделяется.

Износ и старение деталей амортизаторов происходят медленно, вследствие чего постепенно снижается и эффективность. Водитель не чувствует резких изменений в поведении автомобиля, привыкая к постепенному ухудшению его характеристик. В связи с этим в процессе эксплуатации автомобиля весьма актуальны периодическое диагностирование амортизаторов и оценка эффективности их работы.

Для оценки состояния подвески (в первую очередь, амортизаторов) автомобиля в процессе эксплуатации применяются стенды, имитирующие движение автомобиля по неровностям. Их действие основано на моделировании резонанса в подвеске автомобиля, который возникает в результате воздействия внешней силы от неровностей опорной поверхности. При этом частота колебаний подвески оказывается близкой к частоте свободных колебаний неподрессоренной массы. При резонансе резко возрастают амплитуды и ускорения вынужденных колебаний масс, а их уровень зависит от качества (технического состояния) амортизаторов.

Оценка состояния подвески автомобиля производится по методу EUSAMA (Европейская комиссия по стандартизации вибрационных методов испытаний в машиностроении) в зоне высокочастотного резонанса посредством измерения изменяющейся при колебаниях платформы силы воздействия колеса на измерительную площадку.

Стенд для проверки амортизаторов (рис. 6) представляет собой две площадки, на которые устанавливается автомобиль последовательно передними и задними колесами. Каждая из площадок снабжена встроенными датчиками для измерения как статической, так и динамической нагрузки на колеса автомобиля. Колебания площадок производятся с помощью эксцентрика 5, приводимого в движение электродвигателем 3.

При подключении стенда платформы начинают совершать вертикальные колебания с различными амплитудой (6,0, 7,5 или 9,0 мм) и частотой возбуждения, изменяющейся от максимальной (16 или 23 Гц), превосходящей резонансную частоту колебаний неподрессоренной массы, до нулевой (при отключении стенда). За счет пружин малой жесткости в приводе стенда обеспечивается постоянный контакт колес автомобиля с платформами.

Рис. 7 - Схема стенда для проверки амортизаторов: 1 -- колесо автомобиля; 2 -- площадка; 3 -- электродвигатель; 4 -- маховик; 5 -- эксцентрик; 6 -- рычаг

При достижении максимальной частоты источник питания электродвигателей отключается и система начинает совершать свободные затухающие колебания. В случае приближения частоты собственных колебаний неподрессоренной массы к области высокочастотного резонанса происходит увеличение амплитуды колебаний; чем оно значительнее, тем хуже работает амортизатор.

Результаты колебательного процесса при работе стенда автоматически обрабатываются и заносятся в память компьютера, а по окончании измерений отдельно для подвески каждого колеса автомобиля распечатываются результаты проверки.

Стенды для проверки амортизаторов, например фирмы МАХА (серия FVT), могут быть предназначены для проездного поста. При этом заезжать на площадку надо строго вдоль продольной оси. Стенды другой серии (SA) этой же фирмы благодаря параллелограммному рычагу под площадкой дают этой площадке возможность перемещаться вверх и вниз поступательно. Благодаря этому автомобиль может заезжать на площадку под любым углом, что позволяет оптимально использовать площади, на которых производится проверка подвесок.

В практике диагностирования амортизаторов и подвески применяют метод измерения сцепления колес с дорогой и метод измерения амплитуды.

Схема метода диагностирования (рис. 8) по сцеплению колес с дорогой представлена на рисунке:

Рис. 8 - Схема метода диагностирования амортизаторов по сцеплению колес с дорогой: 1 -- колесо автомобиля; 2 -- пружина; 3 -- кузов; 4 -- амортизатор; 5 -- ось автомобиля; 6 -- измерительная площадка



При этом методе база колебаний в нижней части жесткая и подпружинена только в верхней части. Технология проверки амортизаторов и подвески при использовании метода сцепления колес с дорогой заключается в следующем. Сначала проверяемое колесо автомобиля устанавливается точно посередине измерительной площадки амортизаторного стенда. В состоянии покоя измеряется статический вес колеса. Затем включается привод перемещения одной из площадок в вертикальном направлении (сначала левой, потом правой). С помощью электродвигателя осуществляется периодическое возбуждение колебаний с частотой 25 Гц; при этом измерительная площадка перемещается как жесткое звено. Полученный в результате динамический вес колеса (вес на плите при частоте колебаний 25 Гц) сравнивается со статическим весом путем деления первого на второй.

Пример. Пусть статический вес колеса при частоте 0 Гц равен 500 кг, а динамический вес при частоте 25 Гц равен 250 кг. Тогда коэффициент падения веса колеса (в процентах), измеренный по методу сцепления колес с дорогой, составит (250/500) * 100 = 50 %.

Полученные значения коэффициента падения веса левого и правого колес и их разность (в процентах) выводятся на экран монитора.

Состояние амортизаторов характеризуется следующими соотношениями:

хорошее -- не менее 70 % (для спортивной подвески -- не менее 90 %)

слабое -- от 40 до 70 (от 70 до 90)

дефектное -- менее 40 % (от 40 до 70 %)

Результаты оценки состояния амортизаторов не должны различаться более чем на 25 % по бортам транспортного средства. Обработка результатов базируется на эмпирических значениях, которые были получены с помощью серийных исследований автомобилей различных производителей. При этом предполагается, что у среднестатистического автомобиля жесткость амортизаторов, как правило, увеличивается с увеличением нагрузки на ось.

Рассмотренный метод имеет следующие недостатки: результаты измерений зависят от давления воздуха в шине диагностируемого автомобиля; при диагностировании обязательно расположение колеса точно посередине площадки амортизаторного стенда; приложение постоянных внешних сил, боковых сил оказывает влияние на боковое перемещение автомобиля, что сказывается на результатах тестирования.

Диагностирование по методу измерения амплитуды, применяемое на оборудовании фирм «Боге» и МАХА, более прогрессивное. Площадка стенда подвешена на гибком торсионе, база колебаний подпружинена как в верхней, так и в нижней части, что позволяет измерять не только вес, но и амплитуду колебаний на рабочих частотах.

Технология проверки амортизаторов и подвески по методу измерения амплитуды заключается в следующем. Колесо автомобиля, установленное на площадку стенда, колеблется с частотой 16 Гц и амплитудой 7,5…9,0 мм. После включения электродвигателя стенда колесо автомобиля колеблется относительно покоящихся масс автомобиля, частота колебаний увеличивается до достижения резонансной частоты (обычно 6…8 Гц).

Рис. 9 - Схема метода диагностирования амортизаторов по амплитудным колебаниям (обозначения те же, что на предыдущем рисунке)



После прохождения точки резонанса принудительное возбуждение колебаний прекращается выключением электродвигателей стенда. Частота колебаний увеличивается и пересекает точку резонанса, в которой достигается максимальный ход подвески. При этом осуществляется измерение частотной амплитуды амортизатора (рис.8).

Рабочие характеристики амортизатора определяются в «дроссельном» и «клапанном» режимах. В дроссельном режиме, когда максимальная скорость поршня не более 0,3 м/с, клапаны отбоя и сжатия в амортизаторе не открываются. В клапанном режиме, когда в амортизаторе максимальная скорость поршня более 0,3 м/с, клапаны отбоя и сжатия открываются, причем тем больше, чем больше скорость поршня.

Диаграммы при испытании амортизатора на стенде записываются в дроссельном режиме при частоте 30 циклов в минуту, ходе поршня 30 мм, максимальной скорости 0,2 м/с. В случае, когда амортизатор испытывается в амортизаторной стойке, ход поршня составляет 100 мм. Диаграммы записываются в клапанном режиме при частоте 100 циклов в минуту, таком же ходе поршня, что и в дроссельном режиме, и при максимальной скорости поршня 0,5 м/с.

При испытании амортизаторов дефектом считается появление жидкости на штоке и у верхней кромки манжеты стойки или сальника амортизатора при условии, что жидкость появляется вновь после протирки места течи. Дефектом считается наличие стуков, скрипов и других шумов, за исключением звуков, которые связаны с перетеканием жидкости через клапанную систему, а также наличие избыточного количества жидкости («подпор»), эмульсирование жидкости, недостаточное количество жидкости («провал»).

Дефектом считается и отклонение формы кривых диаграмм от эталонной. На рисунке показана эталонная форма диаграммы и форма диаграммы амортизатора с дефектами (рис. 10).



Рис. 10 - Диаграммы работы исправного и дефектного амортизаторов: I, II, III -- участки, свидетельствующие о наличии соответственно эмульсирования жидкости, «провала» и «подпора»; Ро, Рс -- силы сопротивления при ходе отбоя и ходе сжатия

Амплитуда колебаний (рис.10) определяется по движению следующей за колесом проверочной площадки и регистрируется. При этом измеряется также максимальное отклонение (максимальная амплитуда колебаний). Оно пересчитывается и показывается на экране монитора раздельно для левого и правого амортизаторов. По графику колебаний на экране монитора можно оценить эффективность амортизаторов, даже не зная параметров, заложенных изготовителем: чем меньше амплитуда резонанса на графике, тем лучше работает амортизатор.

Рис. 11 - Амплитуда колебаний амортизатора



Пример документирования результатов проверки амортизаторов передней и задней осей автотранспортного средства на стенде показан на рисунке (рис.12).

Рис. 12 - Данные контроля амортизаторов

Измеренные для каждого колеса на резонансной частоте значения амплитуды колебаний выводятся в миллиметрах. Кроме того, для обоих амортизаторов одной оси выводятся разности хода колес. Благодаря этому можно судить о взаимном влиянии обоих амортизаторов одной оси.

Состояние амортизаторов по амплитудному показателю определяется следующим образом:

хорошее -- 11…85 мм (для задней оси массой до 400 кг -- 11.75 мм)

плохое -- менее 11

изношенное -- более 85 мм (для задней оси массой до 400 кг -- более 75 мм).

Разность хода колес не должна превышать 15 мм.

На стендах для проверки амортизаторов, например фирмы МАХА, можно производить поиск шумов подвески. В этом режиме оператор может сам задавать частоту вращения ротора (от 0 до 50 Гц). Без режима поиска шумов источник шума необходимо искать за доли секунды, пока затухают колебания подвески.

ТО стендов для проверки амортизаторов и подвески включает проверку крепления стенда к основанию, а также всех резьбовых соединений через каждые 200 ч работы и не реже одного раза в год. Через каждые 200 ч работы рычаги стенда смазывают густой смазкой.

Проверка амортизаторов (амортизаторных стоек) на стенде

Проверка амортизаторов на стенде гораздо более точный способ диагностики, здесь фактически отсутствует человеческий фактор и опыт автолюбителя, который будет играть значительную роль при проверке амортизаторов своими силами. Но и стенды бывают разными и люди которые снимают с них показания также бывают не квалифицированными, так что и автолюбителю не повредит знать прописные истины по которым проверяют вашу подвеску и в частности амортизаторы используя тот или иной стенд.

Рис. 13 - Проверка амортизатора на специализированном стенде

Стендовые испытания амортизаторов на работоспособность для снятого с автомобиля амортизатора.

Проверка работоспособности амортизаторов на стенде. Такой метод применяют на заводе - изготовителе, для непосредственной проверки амортизаторов перед отправкой в торгующие организации. Фактически это контроль качества уже произведенного амортизатора. Надо знать о том, что проверка может происходить выборочно, для партии амортизаторов, то есть например для одного из 100 штук. При этом не факт, что проверяли именно ваш амортизатор, но речь сейчас не об этом. В этом случае амортизатор, как вы уже поняли, должен быть снят с автомобиля, именно это и является самой большой проблемой в данном случае. Ведь работа по демонтажу, монтажу амортизатора порой стоит сродни новому амортизатору. Тем не менее, вы должны знать, что такой метод существует. Фактически в нем амортизатор закрепляется на стенде, то есть нижнее «ухо» и верхний штифт крепятся стенду и проверяется его усилие на растяжение и сжатие. Для четкого определения работоспособности необходимо знать и характеристику поведения амортизатора. Она зависит от его исполнения (газовый, масляный) и конструкторских особенностей. Так на рисунке ниже можно увидеть, что верхний график описывает характеристику амортизатора, а вот нижний является снятой со стенда характеристикой, указывающей на то, что амортизатор работоспособен (рис.14).

Рис. 14 - Характеристика амортизатора

Стендовые испытания на вибростенде (рис.14) для подвески и в частности для амортизаторов

Вибростенды, это то, что, скорее всего, предложат вам на СТО, если вы вздумаете проверить подвеску или амортизатор на своем автомобиле. Мы не зря упомянули подвеску, несмотря на то, что тема нашей статьи «Проверка амортизаторов». Такие стенды выполняют комплексную проверку, и указывают на неисправность амортизатора косвенно. Здесь опять же потребуется высокий уровень персонала работающего на СТО, чтобы точно диагностировать неисправность, если она имеется. Проверка амортизатора осуществляется в составе подвески, в итоге, на полученные результаты может повлиять состояние других комплектующих подвески. Состояние сейлент - блоков, пружин, точности форм рычагов, тяг, опор, шаровых и т.д. Вибростенд проверки состоит из помоста, на который устанавливаются два колеса на одной оси машины (передняя или задняя ось). Далее стенд приводится в вертикальное движение, имитируя неровности дороги. Когда достигается максимальный уровень колебаний, то есть фактически резонансная частота, то стенд останавливается и начинается сбор аналитической информации. Замеряется время и колебания, необходимые для того, чтобы автомобиль успокоился и остановился от раскачиваний. При этом строится график колебаний (рис.15), в зависимости времени и перемещений, по которому можно диагностировать отклонение от номинальных режимов работы. Здесь также стоит сказать, что для каждой из машин, применим свой контрольно диагностический график, который должен быть в компьютере стенда. Как минимум, должна быть возможность установки жесткости подвески для каждого из видов тестируемого автомобиля. В итоге, если снятый график по времени или амплитуде колебаний превышает допустимый, это наверняка указывает, лишь на неисправность всей подвески в целом.

То есть, как мы уже упоминали, «грешить» непосредственно на амортизатор сразу нельзя. Необходимо детальное изучение всех узлов, осмотр состояния резиновых изделий, форм рычагов и тяг, проверки опор и шарнирных соединений. Если же все это в должном состоянии, но методом исключения остается амортизатор, который и подлежит замене. В случае, если у вас положительный результат на вибостенде, то никогда не стоит пренебрегать проверкой амортизатора на автомобиле в дорожных условиях.

Рис. 15 - Вибростенд для проверки амортизаторов

Рис. 16 - Тест амортизаторов

Мы подошли к наиболее реальным жизненным испытаниям амортизатора. Они заключаются в особенностях поведенческих свойств автомобиля. Здесь все функции вибростенда, по снятию показаний подвески вы возьмете на себя. Именно поэтому хорошо, когда водитель диагностирующий поведение машины обладает должным опытом вождения, что позволит ему более четко сориентироваться в имеющейся неисправности. При отказе амортизаторов самым распространенным и заметным поведение является сильное раскачивание машины, при чем, как относительно перпендикулярной оси, так и относительно продольной. Чувствуется излишняя плавность при проезде неровностей, словно машина стала «лодкой» на воде. Это связано с тем, что все усилие по обработке колебаний подвески воспринимают лишь пружины, которые работают в одном направлении. Раскачивание автомобиля также позволит выявить неисправность амортизатора.

Такой метод сродни проверке на дороге. Вам необходимо надавить по очереди, на каждый из углов автомобиля, если возвращение происходит резко, без слышимого звука всасывания, что характерно для многих амортизаторов, то у вас скорее всего уже неисправный амортизатор.

Еще одним распространенным признаком неисправности является вытекание амортизационной жидкости через верхнюю шайбу амортизатора. Амортизатор при этом становится влажным, как будто в масле, жидкость вытекает из амортизатора довольно длительное время. При вытекании жидкости амортизатор будет медленно терять свои первоначальные свойства, в итоге, после выхода всей жидкости из корпуса, он высохнет и визуально неисправность будет уже не определить. Наблюдайте за внешним состоянием амортизаторов, что позволит вам вовремя диагностировать неисправность амортизатора по этому признаку.

И еще один способ проверки амортизатора по степени нагрева от эксплуатации. Такой метод проверки основан на том, что гидравлические амортизаторы во время работы выделяют большое количество тепловой энергии, то есть проще говоря их корпус нагревается. После длительной поездки по не ровной дороге можно ощутить нагрев амортизаторов, что укажет на их исправность. Если один из амортизаторов окажется намного холоднее других, можно сделать вывод об утере его работоспособности.

Ресурс амортизатора, прежде всего, зависит от количества сделанных им циклов, сжатия - растяжения. А их количество зависит от ровности наших дорог. В принципе, даже самый простой масляный амортизатор рассчитан на очень большое количество циклов, около 2 млн. Но исходя из реалий наших дорог, это время получается не столь уж большим.

Через 50-60 т. км на автомобилях, амортизаторы начинают подтекать, то есть нуждаются в замене. Говорить более точно о ресурсе не стоит, так как здесь встретится множество мнений, которые по-своему будут обоснованы, а мы лишь станем краеугольным камнем преткновений, чего бы нам не хотелось.

Последний совет будет касаться замены амортизаторов. Если вы решили менять амортизаторы, то меняйте их по два, на каждую сторону оси, что мы думаем уже известно всем, и второе, меняйте с теми деталями, от которых будет зависеть их ресурс. Лучше всего поменять пружины, если они сильно просели, что сделает ход амортизатора более коротким, а жизнь уплотняющих элементов в нем более длинной. Также не экономьте на подушках амортизаторов (резиновые детали), которые являются своеобразным буфером при работе. Естественно, что это отчасти значительно увеличит ваш фонд затрат на замену амортизаторов, но и значительно увеличит их ресурс. Кроме того, не забывайте, что вы улучшите контакт колес с дорогой и устойчивость автомобиля, уменьшите расход бензина и тормозной путь автомобиля, что положительно скажется на вашем комфорте и безопасности.

Стенды проверки амортизаторов служат для определения характеристик амортизаторов. Наиболее важными характеристиками амортизаторов являются тарирование, износ и способность производить или передавать колебания и вибрацию. Существует множество типов стендов проверки, которые отличаются кинематической цепью работы, системой определения нагрузок, интерфейсом блока управления и способом выполнения процесса проверки работы амортизатора (тарирование) или его износа. В любом случае, независимо от типа стенда проверки, зона между верхней поперечной балкой и основанием должна быть изолирована от оператора дверцей из решетки или плексигласа. В случае, если дверца открыта или закрыта не плотно, стенд не должен запускаться, если же она открылась в процессе работы, стенд должен автоматически отключиться. Это условие является обязательным и предусмотрено существующими нормами во избежание несчастных случаев и травм. Операторы зачастую удаляют масло с поверхности штока, при включенном стенде, чтобы удалить остатки смазки и проверить герметичность амортизатора. Такая операция очень опасна, так как металлический пыльник может повредить руку неосторожному оператору. Так же при неправильной установке амортизатора на стенде, он может разорваться. В случае с однотрубным амортизатором протекание сепаратора очень опасно.

Рис. 17 - Стенд проверки (shock tester) фирмы BOGE

Стенд проверки (Shock tester) фирмы BOGE состоит из помоста, на который помещают два колеса одной оси автомобиля и стенда индикации на который выводятся показатели (рис. 16). Актуатор действует вертикально и одновременно обе подвески воспроизводят условия для колебания кузова. Когда достигается максимальный уровень колебаний, актуатор останавливается и аппаратура измеряет время, необходимое кузову для остановки. В функции времени и числа используемых циклов, получается количественная оценка, которая сопоставляется с точными данными по каждой машине, которые сохранены на компьютере. Результат оценки выполнен в виде четырех графиков (каждый для отдельного колеса) или цифровых отображений, которые отражают гасящую способность амортизаторов: если график выходит за пределы зеленой черты (безопасности), то соответствующий амортизатор недостаточно эффективен. Стенд проверки (Shock tester) фирмы BOGE позволяет увидеть, если одна или обе подвески одной и той же оси не отвечают требованиям безопасности.

Для большей точности, можно сделать два замечания, которые следует иметь ввиду при проверке на стенде (Shock tester) фирмы BOGE:

При неисправности, полученный результат относится ко всей подвеске, а не к самому амортизатору. В действительности, проблема может быть в пневматических подушках или в поврежденных опорах амортизаторов. С этой же целью следует также проверить давление в шинах. Кроме того, если опоры подвески повреждены, следует заменить и амортизаторы.