Основные теоретические положения

В любой подвеске имеются упругие элементы, назначение которых - смягчать толчки и удары, чтобы они не передавались на кузов. Это могут быть рессоры, торсионы, пневматические, гидропневматические или резиновые подушки, но чаще всего это витые пружины. В ранних конструкциях автомобилей упругими элементами подвески обычно служили листовые рессоры, колебания которых довольно быстро гасились за счет значительного трения между листами. После второй мировой войны получила широкое распространение пружинная подвеска, в которой внутреннего трения нет.

Другим не менее важным элементом подвески является амортизатор - устройство, предназначенные для гашения колебаний кузова. Многие водители считают, что амортизаторы - лишь средство обеспечения комфорта. На самом деле функции этого элемента подвески непосредственно связаны с обеспечением контакта колеса с дорогой, т. е. с управляемостью автомобиля и безопасностью движения. Амортизаторы бывают фрикционные и гидравлические. Во фрикционных амортизаторах накопленная пружиной энергия рассеивается, превращаясь в тепловую за счёт действия сил трения. Гидравлические амортизаторы состоят из цилиндра с маслом или газом и движущимся в нём поршнем. При этом энергия колебаний уменьшается, вызывая нагрев рабочего вещества амортизатора. В качестве рабочего вещества гидравлических амортизаторов берётся масло или газ.

При наезде на бугорок колесо автомобиля подбрасывает и пружина сжимается, поглощая энергию толчка. Затем она распрямляется - в подвеске начинается колебательный процесс. Если не принять специальных мер, запасенная энергия будет расходоваться медленно - только на преодоление внутреннего трения в пружине и подвеске. За это время автомобиль успеет наехать на бессчетное количество других бугорков и ямок. Возникшие колебания так и не затухнут и колесо будет беспорядочно подпрыгивать, то и дело теряя контакт с дорогой. Амортизаторы гасят эти колебания.

Перемещения подвески и кузова автомобиля, вызываемые неровностями дороги, имеют самый разнообразный характер, от единичных толчков до повторяющихся колебаний. И от амортизаторов требуются разные, порой взаимоисключающие характеристики. Например, на волнообразном покрытии могут возникать резонансные колебания подрессоренных масс автомобиля - от амортизаторов требуется максимальное демпфирование, чтобы сохранить контакт колес с дорогой. При однократных резких толчках демпфирование должно быть минимальным, тогда удар будет меньше передаваться на кузов. Поэтому параметры пружины и демпфера должны быть подобраны вполне определённым образом.

Степень демпфирования подвески автомобиля оценивается коэффициентом демпфирования. Коэффициент демпфирования это величина, показывающая, во сколько раз снижается амплитуда колебания за один цикл.

Для оценки демпфирующих свойств подвески автомобиля на станциях техобслуживания автомобилей имеется специальный стенд.

Существует два методастендовой диагностики:

- на автомобиле, установив его колеса на рабочие площадки вибрационного стенда;

- сняв амортизатор и проверив величину демпфирующего усилия на специальном измерительном стенде (лабораторная работа № 2).

Второй метод дает более точные результаты, однако из-за не­удобств и сложностей, связанных с необходимостью снимать амортизаторы, он не нашел широкого применения.

Одним из объективных методов стендовой диагностики явля­ется шок-тест (shock-test). Он проводится на стенде, состоящем из пневматического подъемника и устройства с под­пружиненными рычагами, отслеживающего вертикальные пере­мещения кузова. Колеса испытуемой оси приподнимают на вы­соту 10 см, а затем резко опускают, вызывая колебания кузова. По результатам измерения колебаний компьютер стенда вычис­ляет коэффициент демпфирования для подвески испытуемой оси и сравнивает с предельно допустимым значением. Однако этот метод не дает информацию о реальном состоянии амортизаторов, поэтому он не получил широкого распространения.

Наиболее распространены два основных метода стендовой диагностики амортизаторов: метод EUSAMA (метод измерения сцепления с дорогой) и резонансный метод измерения амплиту­ды колебаний BOGE/MAHA.

Метод стендовой диагностики EUSAMA заключается в ис­пользовании вибрационных колебаний измерительной пластины с заданной частотой. Диагностика проводится следую­щим образом:

- измеряется статический вес колеса (в состоянии покоя);

- осуществляется периодическое возбуждение колебаний с частотой 25 Гц, при этом измерительная площадка перемещается как жесткое звено. Получившийся в результате динамический вес колеса сравнивается со статическим весом.

Рассчитывается сцепление с дорогой относительно веса колеса (в %).

Данный метод имеет и ряд недостатков:

- результаты измерений зависят от давления воздуха в шине диагностируемого автомобиля;

- приложение постоянных внешних сил и боковых сил (на­пряжение) оказывает влияние на боковое перемещение автомо­биля, что сказывается на результатах тестирования;

- при диагностировании колесо должно располагаться точно посредине площадки стенда.

В результате тестируется вся подвеска целиком, а стенд по­казывает алгоритмически вычисленный коэффициент сцепления с дорогой колес автомобиля. Данный метод в своих стендах исполь­зуют такие фирмы, как BOSCH, HOFMANN, Muller Bern, SUN.

Более объективным методом стендовой диагностики является резонансный метод измерения амплитуды колебаний BOGE/ МАНА, заключающийся в том, что на каждой оси авто­мобиля поочередно производится возбуждение колебаний измери­тельной площадки с частотой 16 Гц (рис. 12). Частота колебаний увеличива­ется до возникновения резонанса

Рис. 12. Схема метода

подвески, при котором достига­ется максимальный ход амортизаторов. Затем принудительное возбуждение колебаний прекращается и производится анализ картины затухающих колебаний и определяется коэффициент демпфирования.