Тюнинг

 

Амортизаторы

ШАССИ АВТОМОБИЛЯ — САМАЯ ГЛАВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ, КОТОРАЯ ОТВЕЧАЕТ ЗА ЕГО ПОВЕДЕНИЕ НА ДОРОГЕ. В СВОЮ ОЧЕРЕДЬ, ВАЖНЫМ КОМПОНЕНТОМ ШАССИ ЯВЛЯЕТСЯ ДЕМПФИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ИЗВЕСТНОЕ ЕЩЕ КАК АМОРТИЗАТОР

С момента появления первых работоспособных автомобилей их создатели пытались решить две задачи; обеспечить комфорт водителя и пассажиров и удержать колеса на дороге для безопасного и быстрого движения. Так у автомобиля появился упругий элемент, выполняющий одновременно функцию направляющего устройства - листовая рессора. Позже к ней добавилась пневматическая шина, что сделало езду на автомобиле ощутимо комфортнее. Однако это не решило вопроса удерживания колеса на дороге, что нужно для непрерывной передачи всех сил между ними. В противном случае какой смысл в мощных двигателях, тягу которых невозможно полностью реализовать, четком рулевом механизме, который не имеет возможности всегда контролировать управляемые колеса и качественных шинах с хорошими сцепными свойствами. Добавьте к этому то, что жесткость рессорной подвески первых автомобилей была очень высока, и получите эффект, который производила любая мало-мальская неровность, встречавшаяся на пути машины. От нее колесо подпрыгивало вверх, неизбежно передавая удар на раму и кузов, о чем потом напоминали водителю и его спутникам долго затухающие колебания. С этим надо было что-то делать.

Поначалу, когда скорости были не очень большими, заметили, что колебания гасятся за счет трения между листами рессор. Это навело на мысль оснастить подвеску дополнительным устройством, которое использует это физическое явление. Так появились первые амортизаторы, получившие название фрикционных. Они представляли собой два рычага, соединенные шарнирно болтом, один из которых опирался на раму, а другой был связан с подвеской. Между рычагами находились фрикционные диски, взаимное вращение которых обеспечивало нужное демфирование, а затягивая или ослабляя болт, можно менять сопротивление амортизаторов. Такая конструкция была очень простой, но имела существенный недостаток в виде недолговечности и необходимости частой регулировки.

Однако конструкторская мысль не стояла на месте. Принцип действия амортизаторов - перевод одного вида энергии в другой - был известен, осталось только заменить сухое трение . „мокрым", при котором сопротивление движению оказывает протекающая через калиброванные отверстия или подпружиненные клапана жидкость. Это реализовано в первых гидравлических амортизаторах так называемого рычажного типа, появившихся в тридцатые годы прошлого века. В них рычаг, который часто выполнял функцию направляющего устройства, воздействовал на подпружиненный поршень при ходе отбоя подвески, который, в свою очередь, давил на жидкость, перетекающую через демфирующий клапан. Этот клапан также имел свою пружину, регулировкой преднатяга которой можно было изменить характеристику амортизатора. При сжатии поршень создавал разряжение и увлекал за собой жидкость, которая также проходила с сопротивлением через клапан.

Казалось бы, вот оно решение проблемы, но кроме явных преимуществ в виде компактности, уже упомянутой возможности выполнять направляющие функции подвески и наличия внешней регулировки, рычажные амортизаторы имели существенные недостатки. К ним относятся массивность, сложность изготовления и большие внутренние сипы на деталях амортизатора и его опорах на кузове или раме. Именно высокая нагрузка на поршень, по сравнению с вертикальной силой на колесе в пятне контакта, послужила причиной плохого демфирования на больших скоростях. Если обычный легковой автомобиль мог хоть как-то с этим мириться, то для спортивного, не говоря уже о гоночном, это было неприемлемо. Выход нашелся в гидравлических двухтрубных телескопических амортизаторах, первые разработки которых появились перед Второй Мировой войной. Они и теперь продолжают служить верой и правдой большинству автомобилистов планеты благодаря простоте конструкции, надежности, долговечности и эффективности работы. Устройство и принцип действия двухтрубного телескопического амортизатора следует из названия. Шток амортизатора, связанный с подвижными частями подвески, при движении в цилиндре во время хода сжатия вытесняет через его донный клапан жидкость в компенсационную полость, находящуюся вокруг цилиндра. Полость ограничена второй трубой, отсюда и произошло название амортизатора. При отбое в работу вступает клапан закрепленного на штоке поршне, а через обратный донный клапан недостающий обьем жидкости возвращается в рабочую полость. Компенсационная полость служит своего рода радиатором, который охлаждает постоянно циркулирующую жидкость. Такой амортизатор обеспечивает высокий уровень комфорта обычному легковому автомобилю и надежный контакт колес с дорогой, что позволяет существенно увеличить скорость движения без потери управляемости и устойчивости. Однако при дальнейшем росте скорости, что характерно для гоночных и спортивных автомобилей, гидравлический двухтрубный амортизатор уже с трудом выдерживает высокие нагрузки и начинает сдавать позиции.

Так мы подошли к интересующему нас вопросу – амортизаторам скоростных автомобилей, внушительную часть которых наряду с гоночными и дорожными спортивными машинами составляют легковые автомобили, прошедшие тюнинг. Так в чем причина того, что двухтрубные амортизаторы перестают удовлетворять любителей быстрой езды? Ответ кроется в скорости как автомобиля, так и неизбежно связанной с ней скорости перемещения штока амортизатора, от которой зависит его сопротивление. В этом может убедиться каждый, если попробует плавно и медленно, а затем быстро и резко переместить подвижную часть снятого с машины амортизатора, а потом сравнит усилия на руке. Почувствуйте разницу, как говорится. В первом случае усилие будет гораздо меньше.

А с ростом скорости автомобиля растет скорость перетекания жидкости japes, калибрование отверстия и клапана, что приводит к ее f нагреву и даже закипанию и кавитации (насыщению пузырьками воздуха), и, как следствие, происходит снижение демфирующих свойств амортизатора.

К этому можно добавить, что клапана не успевают срабатывать на больших скоростях, отсюда частые пробои подвески в буферы отбоя и сжатия.

Решение подсказала логика: если жидкость закипает, надо увеличить ее давление, которое также уменьшит „зависание" клапанов. Это было сделано с помощью закачивания у двухтрубных амортизаторов в компенсационную полость воздуха под давлением 1 кг/см2 или азота под давлением от 4 до 8 кг/см2 . Картина сразу существенно изменилась. Точка кипения жидкости сместилась вверх по температурной шкале, а также компенсация объема, освобождаемого штоком при ходе отбоя стала происходить быстрее. Это уже был серьезный шаг в сторону улучшения демфирования подвески быстрых автомобилей, но настоящую революцию совершили так называемые однотрубные газовые амортизаторы высокого давления.

Они устроены и работают опять же в соответствии с названием. Первые опыты по их созданию, которые проводил французский инженер и профессор Де Карбон, начались вскоре после Второй Мировой - войны. Казалось логичным, что дальнейшее увеличение давления воздуха или газа внутри амортизатора должно привести к еще большей температуре кипения жидкости, однако стало происходить неприятное явление смешивания ее с газом.

Выход напросился сам собой: отделить жидкость и газ друг от друга плавающим поршнем. Последнее оказалось сделать конструктивно очень трудно в двухтрубных амортизаторах, и была предложена однотрубная схема, в которой демфирование осуществлялось клапанами и дросселями на поршне, связанным со штоком. Компенсация объема происходила за счет перемещения плавающего поршня, с одной стороны которого был азот под давлением от 20 до 30 кг/см2, а с другой жидкость. Таким образом, название газовые у однотрубных амортизаторов довольно условное, поскольку основную работу по гашению колебаний выполняет жидкость. Однако широкому распространению газовых амортизаторов долго мешала проблема уплотнения штока. После ее решения началось триумфальное шествие газовых амортизаторов по всему миру, пионером серийного выпуска которых стала немецкая фирма Bilstein, представившая первый свой серийный образец в 1954 году.

Такова вкратце история появления и развития амортизаторов. А что же происходит с интересующей нас прикладной точки зрения? Как нужно изменить характеристики демфирования подвески, чтобы езда на автомобиле стала более быстрой, безопасной и хорошо контролируемой? На сегодняшний день рынок предлагает для любителей и профессионалов тюнинга огромный выбор всевозможных амортизаторов — такой, что глаза разбегаются. Самый простой способ улучшить демфирующие свойства подвески — заменить штатные амортизаторы на новые с измененными характеристиками сжатия и отбоя, которые определяются инженерами фирмы-производителя амортизаторов. При этом принцип работы штатных амортизаторов может быть сохранен или изменен — например, если газовые амортизаторы поставить вместо двухтрубных. По такому пути идут многие производители, к числу которых можно отнести Bilstein с модельным рядом Sport, Kayaba с 55-й серией, Koni с амортизаторами 026, 030, 8640 и 8740-ми сериями, KW, Sachs и другие. Зачастую такие амортизаторы, предлагаемые на вторичном рынке, являются «побочным» продуктом компаний, которые снабжают своими изделиями сборочные конвейеры автомобильных фирм.

Однако не стоит забывать, что слово тюнинг произошло от английского глагола tune, что значит настраивать и регулировать. Любой уважающий себя тюнингер пожелает самостоятельно настроить характеристику подвески собственного автомобиля в соответствии со своей манерой езды и тем, что он желает получить от машины — комфорт или скорость. Здесь также есть из чего выбрать. Начать следует с амортизаторов, у которых возможно изменение одной характеристики. Как правило, это регулировка сопротивления хода отбоя. Она может меняться как на снятом с автомобиля амортизаторе, что происходит у двухтрубных амортизаторов Koni Special, так и непосредственно на машине, для чего вращается клапан в поршне через специальный винт в штоке, как сделано у гидравлических амортизаторов низкого давления Koni Sport, KW Variant 2 и Kayaba AGX. Газовые амортизаторы Koni 26 и 30-х серий имеют регулировку характеристики хода отбоя с помощью специальной кнопки на крышке корпуса амортизатора, для чего его нужно снять с автомобиля и вытянуть шток.

Апофеозом инженерной мысли и мечтой каждого любителя совершенствовать свой автомобиль являются полностью регулируемые амортизаторы как по ходу отбоя, так и по ходу сжатия, в добавление к чему фирмы-производители часто снабжают их пружинами повышенной жесткости или регулируемыми по высоте опорами пружин. Последнее позволяет изменять дорожный просвет автомобиля или жесткость подвески за счет преднатяга пружин. Для изменения настройки таких амортизаторов их уже необязательно демонтировать с автомобиля, все можно сделать в течение нескольких минут, а для регулировки опоры пружин бывает достаточно снять колеса.
Высшую лигу амортизаторов для тюнинга составляют газовые стойки Bilstein модели PSS 9, KW Variant 3, а также многие образцы продукции шведской фирмы Ohlins, которая в основном работает на профессиональный авто- и мотоспорт. Вообще говоря, лучшие амортизаторы для тюнинга разрабатываются и выпускаются теми компаниями, которые имеют возможность проводить научно-исследовательскую работу в экстремальных условиях соревнований и накопленный опыт потом использовать в изготовлении своей „массовой" продукции. Видимо, это служит объяснением порой заоблачных цен на амортизаторы для дорожных автомобилей, но потребители отдают себе отчет в том, что скорость и прогресс всегда требовали вложения немалых средств.

Трудно сразу охватить все многообразие амортизаторного племени, в том числе тех его представителей, которые направлены на улучшение породы и поведения автомобиля. Однако жизнь продолжается, появляются новые конструкции и совершенствуются проверенные временем и зарекомендовавшие себя изделия. Мы еще обязательно вернемся к столь волнующей нас и наших читателей теме, как амортизаторы для тюнинга. До новых встреч и хорошего демфирования!

Тюнинг Автомобилей №2 февраль 2004