Роль пружины в подвеске автомобиля.
Для чего предназначены пружины авто?
Амортизатор и пружина всегда работают в паре, выполняя две части одной большой задачи – обеспечения плавности хода и управляемости машины. Пружина – это упругий элемент подвески, которая смягчает толчки и удары от езды по неровной дороге. После наезда на препятствие колесо отрывается от земли и становится неуправляемым.
Задача пружины – как можно скорее вернуть его на место, но после удара о дорогу колесо отскакивает назад, и чем более мягкая пружина – тем сильнее она может сжаться и поглотить больше энергии. Т.к. эта энергия расходуется очень медленно, то колебания долго не будут затухать, подпитываясь новыми толчками от неровностей на дороге. Для решения этой проблемы на помощь приходит амортизатор, который предназначен для быстрого гашения колебаний колеса путём преобразования в тепло колебаний кузова и подвески.
Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов?
Нормальная работа подвески возможна только при правильном взаимодействии и полном выполнении своих функций амортизатором и пружиной. В то время как пружины удерживают массу машины, их движения контролируются амортизаторами – соответственно они зависят друг от друга. Если какой-то из компонентов «не дорабатывает», то он перекладывает часть работы на «партнёра». Если проседает пружина, то перегруженный дополнительной работой амортизатор гораздо быстрее выходит из строя, а плохой амортизатор не может нормально ограничивать движения пружины и раскачивает автомобиль.
Почему теряет свои свойства такое сложное устройство как амортизатор, более-менее понятно, но почему теряет свои свойства пружина? Это происходит из-за:
1)Усталости металла в зависимости от её естественного износа;
2)Повреждений поверхности пружины (трение, камни, полное сжатие пружины);
3)Частой перегрузки автомобиля или преодоления на скорости неровных участков дороги;
4)Коррозии метала (повышенная влажность, влияние дорожной соли).
5)Нарушение тех.процесса при производстве самих пружин и использование материала ненадлежащего качества.
От состояния пружины зависит и удерживание дороги, и степень отрицательного влияния на амортизаторы и наконечники, и тормозные показатели автомобиля — просевшие пружины не могут в достаточной степени нейтрализовать силу, возникающую при его торможении.
Наиболее оптимально при замене амортизатора также поменять пружины, но это дорого и не так обязательно, учитывая что визуально невозможно определить некоторые характеристики пружин, к примеру степень усталости металла.
Установка новых амортизаторов в комплекс со старыми, иногда начинающими ржаветь пружинами – это ремонт подвески наполовину при укорачивании срока службы амортизаторов. При одновременной замене амортизатора и пружины, подвеска восстановится до оригинального состояния, и как дополнительный бонус, часть затрат возместится за счёт экономии на двойной оплате трудозатрат.
Что необходимо знать каждому о подвеске.
При введении в подвеску упругого элемента (пружины или рессоры) толчок на кузов значительно смягчается, но вследствие инерции кузова колебательный процесс затягивается во времени, делая управление автомобилем трудным, а движение опасным. Автомобиль с такой подвеской раскачивается во всевозможных направлениях, и высока вероятность «пробоя» при резонансе (когда толчок от дороги совпадает со сжатием подвески в течение затянувшегося колебательного процесса).
В современных подвесках, во избежание вышеперечисленных явлений, наряду с упругим элементом используют демпфирующий элемент — амортизатор. Он контролирует упругость пружины, поглощая большую часть энергии колебаний. При проезде неровности пружина, как и в предыдущем случае, сжимается. Когда же, после сжатия, она начнёт расширяться, стремясь превзойти свою нормальную длину, большую часть энергии зарождающегося колебания поглотит амортизатор. Продолжительность колебаний до возвращения пружины в исходное положение при этом уменьшится до 0,5-1,5 циклов.
Надёжный контакт колеса с дорогой обеспечивается не только шинами, основными упругими и демпфирующими элементами подвески (пружина, амортизатор), но и её дополнительными упругими элементами (буферы сжатия, резинометаллические шарниры), а также тщательным согласованием всех элементов между собой и с кинематикой направляющих элементов.
Таким образом, чтобы Ваш автомобиль «парил» над дорогой, между кузовом и дорожным полотном должны быть:
шины
основные упругие элементы
дополнительные упругие элементы
направляющие устройства подвесок
демпфирующие элементы.
Шины первыми в автомобиле воспринимают неровности дороги и, насколько это возможно, в силу их ограниченной упругости, смягчают колебания от микропрофиля дороги. Шины могут служить индикатором исправности подвески: быстрый и неравномерный (пятнами) износ шин свидетельствует о снижении сил сопротивления амортизаторов ниже допустимого предела.
Основные упругие элементы (пружины, рессоры) удерживают кузов автомобиля на одном уровне, обеспечивая упругую связь автомобиля с дорогой. В процессе эксплуатации упругость пружин меняется вследствие старения металла или из-за постоянной перегрузки, что приводит к ухудшению характеристик автомобиля: уменьшается высота дорожного просвета, изменяются углы установки колёс, нарушается симметричность нагрузки на колёса. Пружины, а не амортизаторы удерживают вес автомобиля. Если дорожный просвет уменьшился и автомобиль «просел» без нагрузки, значит, пришло время менять пружины.
Дополнительные упругие элементы (резинометаллические шарниры или сайлент-блоки, буферы сжатия) отвечают за подавление высокочастотных колебаний и вибраций от соприкосновения металлических деталей. Без них срок службы элементов подвески резко сокращается (в частности, в амортизаторах: из-за усталостного износа клапанных пружин). Регулярно проверяйте состояние резинометаллических соединений подвески. Поддерживая их работоспособность, Вы увеличите срок службы амортизаторов.
Направляющие устройства (системы рычагов, рессоры или торсионы) обеспечивают кинематику перемещения колеса относительно кузова. Задача этих устройств в том, чтобы сохранять плоскость вращения колеса (двигающегося вверх при сжатии подвески и вниз — при отбое) в положении, близком к вертикальному, т.е. перпендикулярно дорожному полотну. Если геометрия направляющего устройства нарушена, поведение автомобиля резко ухудшается, а износ шин и всех деталей подвески, в том числе и амортизаторов, значительно ускоряется.
Отдельное внимание стоит уделить подвеске McPherson: во-первых, такая подвеска получила исключительное распространение на переднеприводных автомобилях, а во-вторых, в этой подвеске амортизатор играет роль направляющего элемента и нагружен боковыми силами.
Демпфирующий элемент гасит колебания кузова, вызванные неровностями дороги и инерционными силами, а следовательно, уменьшает их влияние на пассажиров и груз. Он также препятствует колебаниям неподрессоренных масс (мосты, балки, колёса, шины, оси, ступицы, рычаги, колёсные тормозные механизмы) относительно кузова, улучшая тем самым контакт колеса с дорогой.
Амортизаторы, как демпфирующий элемент современной подвески, получили наибольшее распространение в силу сочетания эффективности в работе, надёжности и технологичности изготовления. Основной функцией амортизатора является обеспечение надёжного контакта колеса с дорогой, комфорта и безопасности. Для выполнения своей функции амортизатор должен поглощать определённое количество энергии колебаний, и если точнее, то не поглощать, а преобразовывать её в тепловую. Количество поглощаемой энергии зависит от массы автомобиля, жёсткости пружины и частоты колебаний.
Работа гидравлического и гидропневматического амортизаторов основывается на двух основных свойствах жидкости: её несжимаемости и вязкости. Все производимые в мире амортизаторы делятся на две группы: гидравлические (или масляные) и гидропневматические (или газонаполненные)
Принцип работы гидравлического амортизатора достаточно прост. В рабочем цилиндре, заполненном специальной гидравлической жидкостью, перемещается шток с поршнем, имеющим точно калиброванную систему клапанов. Рабочие характеристики подбираются индивидуально для наилучшего гашения колебаний подвески каждого автомобиля.
Поясним формирование гидравлической характеристики амортизатора:
Если все клапаны «намертво» закрыты, а прохождение гидравлической жидкости происходит только через обходной канал в поршне, получится абсолютно жёсткая линейная характеристика. Если включить в работу клапаны сообщения с компенсационной камерой — характеристика станет «мягче». Несимметричность объясняется тем, что клапан, открывающийся на «сжатии», имеет большее проходное сечение, чем клапан, работающий на «отбое».
Если задействовать основные клапаны, расположенные в поршне, форма характеристики уже нелинейна и, по мере открытия клапанов и увеличения общего проходного сечения каналов, становится всё менее «жёсткой».
Что такое пружины подвески автомобиля. Особенности, для чего нужны и когда менять
— По линейным показателям: при которой сила нагрузки пропорциональна деформации элемента. Данные критерии являются самыми простыми и наиболее популярными при подборе пружин;
— Повреждение поверхностного слоя детали из-за частой деформации, чрезмерной нагрузки и механического воздействия;
— Систематическая перегрузка детали и частое преодоление дорожных неровностей на скорости;
— Коррозия, а затем появление ржавчины металла, которая зачастую появляется от повышенной влажности или воздействия дорожных солевых реагентов.
Основные причины, по которым меняются пружины подвески автомобиля:
— При визуально установленной коррозии на поверхности детали;
— При повреждении металла детали, которая четко просматривается визуально;
— При снижении дорожного просвета машины;
— При неравномерном горизонте автомобиля, который отражается в разнице высоты передней и задней частей транспортного средства.
Видео обзор: «Что такое пружины подвески автомобиля. Особенности, для чего нужны и когда менять»
Когда и зачем менять пружины
Как понять, что пружины пора поменять и чего ждать автолюбителю, который этого не делает.
Сама по себе пружина отвечает за клиренс автомобиля и быстрый возврат колеса к опорной поверхности в движении. При этом пружину и амортизатор стоит воспринимать как единое целое, одна деталь без другой не имеет смысла и проектируют их под конкретную модель в паре.
Когда колесо попадает на выпуклую неровность, пружина сжимается и передаёт смягчённый импульс толчка на кузов. Амортизатор в этот момент компенсирует инерционную раскачку благодаря превращению кинетической энергии колебаний кузова и неподрессоренных масс в тепло, которое рассеивается в атмосфере через вязкое трение внутри жидкости. Далее пружина возвращает колесо в положение оптимального контакта и обеспечивает сцепление с дорогой. Чем лучше баланс амортизатора и пружины, тем увереннее сцепление с поверхностью, выше уровень безопасности и комфорта.
Со временем пружина «устаёт»: теряет упругость, страдает от коррозии и ломается. К сожалению, не всегда без последствий. Просевшие пружины сокращают время работы амортизаторов примерно в два раза из-за увеличения ударных нагрузок и смещения диапазона рабочего хода поршня. Поломка или проседание пружин ухудшает комфорт движения и непосредственно влияет на безопасность. Главные риски — изменение углов установки колёс, которым сопровождается любое изменение эффективной длины пружин и повышенный риск поломки пружины в движении – например, в напряженном повороте. Чтобы не менять амортизаторы и элементы подвески слишком часто, получать удовольствие от мягкой и безопасной езды достаточно знать несколько признаков проблем с пружинами. О них и поговорим.
Пять явных показаний к замене пружин
1️⃣ Машина просела на одно из колёс, видна разница в расстоянии от земли до арки у колёс одной оси. С одной стороны оси расстояние нормальное, с другой – явно меньше. Представим, что речь идёт о передней оси и вы водитель. Ощущения, как будто бы спустило колесо, но шина при этом абсолютно цела.
Вероятнее всего, обломан целый виток. С постановкой точного диагноза в этом случае поможет визуальная диагностика – осмотр на подъемнике. Отметим, что такие симптомы может иметь и разрушившийся крепеж пружины к кузову. Например, излом пружинной чашки. В этом случае надо варить кузов – пружины с амортизаторами ни при чём.
2️⃣ В подвеске появились посторонние шумы без внешних признаков износа амортизаторов и пружин. Так бывает когда отламывается половина витка. Обломок пружины болтается в чашке, клиренс сохраняется, но есть скрип. Это оставшаяся часть пружины притирается обломком и издаёт глухие скребущие звуки.
3️⃣ Машина стала ближе к земле даже при средней нагрузке, а если хорошенько загрузить багажник, то почти не остаётся хода сжатия подвески. Брызговики касаются асфальта, возможны излишне частые контакты с «лежачими полицейскими».
Пружина просела и уже не держит обычную нагрузку. Типичная возрастная проблема, но случается и при частом перегрузе автомобиля.
4️⃣ У многих автомобилистов есть привычное место парковки, на котором они привычно сажают в салон взрослых детей или супругу. Пружины подвески со временем теряют несущую способность и клиренс немного убывает, но водитель это чаще всего не замечает. Автолюбителю на заметку: если одним прекрасным утром дверь после посадки пассажира на привычном месте ударится о бордюр или уткнётся в клумбу – стоит проверить пружины.
5️⃣ Следы коррозии на пружинах при осмотре подвески и участки, с которых слезло лакокрасочное покрытие.
Особенности климата, неаккуратная установка, дорожные реагенты, неисправные амортизаторы и контакты между витками повреждают защитное покрытие пружины. Это приводит к коррозии. Она ослабляет структуру металла, что со временем приводит к поломке.
Неявные показания к замене пружин
Более жёсткая работа подвески, частые пробои амортизаторов. Допустим, у вас кроссовер и ничего из того что мы описали выше вы не наблюдаете. При высоком клиренсе не так заметно, что машина просела, но для пружин это критично. Вы уже поменяли амортизаторы, отбойники, сайлентблоки, но на неровностях вы по-прежнему чувствуете удары. Если не поменять пружины, новые детали будут служить в 2 раза меньше. И это естественно, ведь ход подвески на сжатие из-за изношенных пружин сократился. От пиков ускорений страдает кузов, вклеенные стёкла, а в салоне поселяются «сверчки».
Замена пружин вместе с амортизаторами
Менять или нет – вопрос индивидуальный. Пружина может ходить 300 тыс. км, а может и 40. Хонда CR-V третьего поколения, например — отличная машина, но пружины на ней ходят всего 50 тыс. км из-за просчетов в конструкции и материале штатных деталей. Похожая ситуация с Outlander XL, Citroen C-Crosser и Peugeot 4007 (по сути одна и та же машина). Иногда проблема преждевременной просадки пружин – особенность конкретной модели и с этим ничего не поделать.
Если мы говорим о среднестатистическом автомобиле, то примерным сроком службы комплекта пружин можно считать километраж в 120-150 тыс. км, что примерно соответствует двум комплектам амортизаторов. Третий настоятельно рекомендуем устанавливать с новыми пружинами. Особенно актуально для автомобилей, которые куплены на вторичном рынке. Часто перед их продажей скручивают пробег и вероятность, что пружины стоят с завода и амортизаторы уже меняли очень велика.
«Ну сломается и бог с ней, ничего страшного»
Тут как повезёт. Обломанный виток может вспороть шину, повредить тормозной шланг или сломать деталь подвески. Также он может вылететь из под вашего колеса в лобовое стекло тому, кто идёт за вами.
Меняйте пружины, если:
— Изменился клиренс или автомобиль стал сильно проседать под нагрузкой;
— есть следы коррозии или повреждения лакокрасочного покрытия;
— вы владеете машиной долго и меняете стойки в третий раз;
— меняете амортизаторы на машине, которую купили на вторичном рынке; особенно если есть подозрение на скрученный пробег.
В следующей статье мы расскажем о том, как правильно менять пружины и много интересных моментов про баферы, проставки и прочие модификации подвески. Заглядывайте на следующей неделе и подписывайтесь, если ещё не успели это сделать.
Мы запускаем конкурс среди наших подписчиков. Победители получают продвижение авто на 24 часа и фон страницы от KYB.
Условия:
1. Быть подписанным на наш блог.
2. Иметь в борт-журнале запись об опыте использования пружин KYB. Чем подробнее и информативнее запись, тем лучше.
3. Оставить ссылку на вашу запись в комментариях к этой статье.
4. Попасть в число первых 50.
Итоги подведём 15 апреля, удачи!
В части отзывов описана установка пружин, подобранных не по каталогу. Мы не приветствуем этот метод, поэтому исключаем авторов этих отзывов из списка победителей.
Продвижение состоится в течение 2 недель.
Важно: если у вас несколько машин, напишите nikkondrabaev какой конкретно автомобиль вы планируете продвигать.
Конкурс продолжается. Подробности – в следующей статье.
Пружины подвески: все, что нужно знать при выборе и эксплуатации
При том что автомобильные пружины являются конструктивно очень простым элементом, служат долго, стоят недорого, а меняются относительно редко, этот компонент требует к себе достаточного внимания, а его поломка может привести к печальным последствиям. Вместе с компанией KYB, одним из мировых лидеров по разработке и производству элементов подвески, узнаем все нюансы выбора и эксплуатации пружин.
Как часто необходимо менять пружины, даже если они не вышли из строя?
— В среднем пружина подвески в российских условиях «выхаживает» два комплекта амортизаторов. Как правило, рекомендуется углубленная диагностика пружин на рубеже 100 000 км, а также совместная замена пружины, амортизатора, верхней опоры амортизатора и опорных прокладок пружины в случае совместной работы с амортизатором при пробеге более 100 000 км.
На что стоит обратить внимание при выборе новых пружин?
— В первую очередь на надежного поставщика с опытом поставок на конвейеры автопроизводителей. У таких компаний современная технология производства, широкий модельный ряд и высокое качество продукции.
Непосредственно перед покупкой саму пружину необходимо проверить на наличие транспортировочных сколов краски, а также не допустить повреждения покрытия при установке, иначе может возникнуть коррозия, ослабляющая несущую способность пружины.
При исправном амортизаторе можно ли как-то определить, что пружины пора менять?
— Надо провести тщательный внешний осмотр. Основных моментов три: целостность витков, наличие следов коррозии и контакта витков. Если имеются следы соприкосновения витков при исправном амортизаторе — пружины просели, то есть потеряли несущую способность и требуют замены. Далее нужно на ровной площадке замерить клиренс автомобиля в районе каждого колеса и, сравнив с контрольными значениями из ремонтной документации автомобиля, принять окончательное решение об исправности пружин.
Пружины бывают совершенно разных видов. Для чего это нужно и есть ли сложность при замене одного вида пружин на другой?
— Существует несколько десятков типов конструкций пружин подвески. Тип пружины определяется автопроизводителем, и при выборе варианта для замены крайне желательно руководствоваться правилом: новая пружина должна по форме полностью соответствовать оригинальной.
Конструкция пружины выбирается, исходя из соотношения имеющегося свободного места, то есть компоновки, и требуемых параметров: ходов подвески и упругих свойств. Наиболее сложные конструкции пружин — бочкообразные с прутком переменного сечения и с боковой загрузкой — придуманы для наилучшего сочетания комфорта и энергоемкости подвески, а также грузоподъемности. У новой пружины может быть иное число витков или высота в ненагруженном состоянии, но посадочные диаметры и наружный диаметр в самом широком месте должны совпадать. Важно помнить, что залог корректного подбора пружин — использование фирменных каталогов производителя детали.
Что может сократить ресурс пружины?
— Срок службы автомобильных пружин подвески зависит от многих факторов, которые необходимо учитывать как на этапе производства продукции, так и на этапе непосредственной эксплуатации автомобиля. В первую очередь это технологический брак, когда в процессе производства допускаются ошибки.
Например, это выбор материала (стали определенных сортов), из которого будут изготовлены пружины. Очень важен подбор сорта стали с надлежащими параметрами, которые впоследствии смогут обеспечить необходимую степень упругости пружины на протяжении длительного времени. Соответственно, требуется надлежащее качество производства прутка. Соблюдение технологии производства пружин на всех этапах производственного процесса (подготовка, навивка, закалка, отпуск, подготовка к покраске, покраска и т. д.). Контроль качества на всех этапах. Качественная подготовка поверхности прутка к покраске и надлежащая покраска. Использование для покраски специального покрытия с эластичными свойствами, способного выдерживать различные механические нагрузки и химические воздействия в условиях широкого диапазона температур окружающей среды.
В процессе эксплуатации также немало факторов, способных сократить срок службы пружин. Самый частый фактор — это нарушение рекомендаций производителя по подбору пружин, а также выбор неподходящих амортизаторов. Собственно, несвоевременная замена «родных», но изношенных амортизаторов также отрицательно сказывается на ресурсе пружин. Неисправный амортизатор плохо справляется с гашением колебаний пружины подвески, из-за чего пружина в единицу времени отрабатывает большее количество циклов сжатия.
Амортизатор подвески, износ которого составляет более 50%, сокращает срок службы пружины подвески примерно в 1,5 раза.
Само собой, постоянная эксплуатация автомобиля в условиях плохих дорог или регулярный перегруз тоже не прибавляет жизни пружинам. Чем хуже качество дорожного покрытия, тем больше происходит «срабатываний» пружины в единицу времени. Также важна амплитуда раскачивания кузова. При постоянных механических воздействиях усталость металла наступает раньше.
Повреждение поверхности прутка пружины (камнями, песком, солью или реагентами) приводят к повреждениям ЛКП и, соответственно, к появлению и развитию процессов коррозии прутка.
Различный тюнинг подвески, особенно кустарный, крайне отрицательно сказывается на работе пружин. Кстати, увлекаться дорогими, геометрически сложными пружинами тоже нужно аккуратно. В таких пружинах больше критических мест сжатия, а значит, больше вероятность преждевременной механической деформации.
Кроме того, сократить срок службы пружин подвески могут и другие, не столь очевидные, эксплуатационные факторы: неисправность подшипника верхней опоры, постоянная неравномерная загрузка автомобиля, применение на одной оси шин и дисков с разными параметрами и даже неправильное давление в шинах.
Какие последствия для подвески и управляемости может иметь неправильный выбор пружины?
— Неграмотный подбор пружин — первейшая причина ухудшения управляемости и комфорта, а также увеличения тормозного пути.
Чисто технически неподходящие пружины увеличивают нагрузку на клапанные механизмы амортизаторов подвески, а также на другие ее элементы. Очень жесткие пружины увеличивают нагрузку на силовые элементы кузова, что вызывает перекос, подклинивание дверей, появление трещин на вклеенных стеклах и т. д.
Нередки случаи некорректной работы и сбоев в работе вспомогательных электронных систем, отвечающих за безопасное управление транспортным средством (ABS и ESP). Проблемы с «электронными помощниками» вплоть до выхода ЭБУ в аварийный режим работы. Чем современнее и «сложнее» автомобиль, тем проблема актуальнее.
Установка пружин, которые резко изменяют клиренс, — еще одна проблема для подвески и других элементов автомобиля. Изменяются углы установки колес. Идет повышенный износ шин, сайлент-блоков, приводных валов, ШРУСов, подшипников и ступиц колес, верхних опор амортизаторов, отбойников и ограничителей хода подвески, а также пыльников амортизаторов.
Кроме того, после установки пружин подвески для увеличения клиренса меняется расположение центра тяжести автомобиля, что увеличивает раскачку кузова (как продольную, так и поперечную), ухудшает поведение автомобиля при маневрах и негативно влияет на контроль управляемости.
Возможность применения пружин подвески, после установки которых возникает существенное изменение клиренса, ограничена требованиями действующего технического регламента «О безопасности колесных транспортных средств» ТР ТС 018/2011. В данном случае подобные произвольные изменения не являются сертифицированными, поэтому могут стать причиной запрета эксплуатации транспортного средства со всеми вытекающими последствиями.