Пружинный вопрос

На первый взгляд, пружина подвески – одна из самых простых деталей в автомобиле. Если вспомнить определение: пружина – это деталь, которая способна временно накопить энергию за счет деформации под воздействием нагрузки. Когда воздействие прекращается, пружина отдает накопленную энергию.

Пружины находят применение в различных отраслях, от приборостроения до автомобилестроения. Если говорить про автомобильную сферу, то с появлением пружин, которые еще на заре автомобилестроения заменили рессоры, и начинается развитие системы подвески.

Роль пружины в системе подвески проста и при этом важна.

Назначение упругого элемента в подвеске почти не требует пояснений. Это:

  • поддержка веса автомобиля;
  • обеспечение комфортной и безопасной езды;
  • уменьшение передачи вибраций и толчков на кузов автомобиля;
  • постоянное удержание контакта шин с дорожным покрытием;
  • минимизация приседания при старте и клевка при торможении;
  • сохранение клиренса при различных нагрузках.

Пружины, которые берут на себя вес машины, нужны для того, чтобы «гасить» толчки, которые передаются на колеса и кузов во время езды. И делают они это с разной степенью эффективности, в зависимости от степени своей мягкости/жесткости. Пружина – еще и компонент безопасности, который обеспечивает надежный контакт шин с дорогой и является залогом безопасной езды. Словом, плавность хода, устойчивость и управляемость машины во многом определяются качествами и свойствами пружин.

Очевидно, что пружины и амортизаторы – взаимосвязанные компоненты, так как они не только участвуют в работе подвески, но и оказывают влияние друг на друга.

Принимая во внимание все вышесказанное, становится понятно, почему так важно правильно подобрать пружины.

Один из самых распространенных типов пружины – винтовая пружина, витки у которой навиты по спирали. Между витками предусмотрены зазоры, их еще называют шагом навивки. При работе на сжатие, по мере увеличения нагрузки, высота пружины уменьшается, а потом возвращается в исходное положение. Жесткостью пружины как раз и называют ее способность сопротивляться такой деформации. У деформации, впрочем, есть свой предел: если витки пружины соприкоснутся, она просто повредится. А потому разработчикам пружин приходится подбирать расчетные нагрузки так, чтобы витки не соприкасались.

Витки делят на опорные, которые при сжатии пружины не деформируются, и на рабочие, которые деформируются. Полное число витков равно сумме опорных и рабочих.

Деформация пружины от нагрузки может быть линейной, когда жесткость не меняется при любой деформации, или прогрессивной. В случае прогрессивной характеристики жесткость увеличивается. И такие пружины позволяют улучшить плавность хода автомобиля.  Чтобы получить прогрессивную характеристику, производители чаще всего идут по простому пути и навивают пружины с переменным шагом из прутка постоянного сечения.

При увеличении нагрузки витки с меньшим шагом постепенно ложатся друг на друга и в итоге перестают работать, а витки с большим шагом продолжают функционировать, то есть деформироваться. Но в тех местах, где витки складываются, возникают дополнительные натяжения, что негативно сказывается на прочности и долговечности пружины с переменной характеристикой. И, напротив, витки пружины с линейной характеристикой сжимаются равномерно, полностью смыкаясь при максимальной нагрузке. При этом в таких местах не возникают контактные напряжения, а потому этот фактор износа исключен.

Добавим, что некоторые производители пружин применяют для их изготовления современные материалы, а также прутки переменного сечения (витки с постоянным или с разным шагом). Делается это для того, чтобы снизить вес пружины и увеличить срок ее службы.

Другой тип – это изогнутая пружина типа «банан». Такая особенная форма позволяет компенсировать усилия на внутренней и внешней стороне пружины и уменьшить трения между штоком амортизатора и сальником. Это более прогрессивный тип пружин, который может использоваться на большинстве современных машин. Эксплуатационные преимущества такого типа пружин заключаются в том, что они не только улучшают характеристики амортизатора, но и продлевают его жизнь.  И, кстати, если полностью сжать пружину типа «банан», она примет форму цилиндрической пружины.

Выше речь шла о том, насколько важны для работы всей системы подвески исправность и надежность пружины. А потому так важно – чтобы не ставить под угрозу собственную безопасность – своевременно менять изношенные пружины. Очевидно, что пружина – высоконагруженный компонент автомобиля, это само по себе уже является весьма значимым фактором износа. Традиционно его усиливают и другие факторы, в частности небережливая эксплуатация автомобиля, а также агрессивная внешняя среда и ее собственные негативные факторы – камни, дорожные реагенты и др. Из-за всего этого на поверхности пружины могут появиться мелкие повреждения, сесть ржавчина, в этих местах возрастает напряжение, износ увеличивается в разы, пружина проседает.

Причины износа пружины:

– усталость металла;

– повреждение поверхности;

– естественный износ;

– нарушение геометрии;

– удары камней;

– повышенные нагрузки на неровных участках дороги;

– полное сжатие;

– коррозия, вызванная дорожной солью;

– постоянная перегрузка.

Добавим к этому порой и типичное для наших автовладельцев небрежное отношение к рекомендациям автопроизводителей по поводу грузоподъемности и вместительности того или иного авто. Да, рекомендации не стоит нарушать и часто загружать машину под завязку. Иначе срок жизни пружин, которые берут на себя весь вес и самой машины, и ее избыточной поклажи, существенно сократится и потребуется при этом замена и пружины, и амортизатора.  

В ассортименте марки Ruville (входит в Schaeffler Automotive Aftermarket) представлены предварительно сжатые пружины. Такая технология заметно облегчает операцию замены пружин и позволяет предотвратить повреждение лакокрасочного слоя и тем самым предохранить пружины от коррозии. Это одно из решений, которое позволило компании Schaeffler Automotive Aftermarket – первой и единственной на рынке – давать 10-летнюю гарантию на пружины подвески.

Уже давно известно и экспериментально подтверждено, что менять пружину и не менять при этом амортизатор – недальновидное решение, так как эта «связка» – амортизатор и пружина – даже при небольшой «несогласованности» приходит в негодность ускоренными темпами. При этом водитель получает полный набор неприятностей – от потери контакта шины с дорогой до увеличения тормозного пути, ухудшения курсовой устойчивости и существенного снижения безопасности дорожного движения.

Конечно же, контроль за износом пружины, так же как и работы по ее замене, лучше доверить специалистам автосервиса. Отметим некоторые важные нюансы:

– Обычно пружина ломается в самом верхнем или самом нижнем витке, и обнаружить такую поломку можно, только если автомобиль стоит на подъемнике. Да и первые признаки износа можно обнаружить или при снятом колесе, или на подъемнике.

–  Если при визуальном осмотре на пружине обнаружилась ржавчина, принимаем во внимание этот признак как фактор увеличенного износа компонента.           

Несколько лет тому назад инженеры ZF разработали облегченный модуль амортизационной стойки с интегрированной пружиной и пыльником. Такое решение позволило заметно – до 50% – снизить неподрессоренную массу автомобиля. К тому же впервые в массовом производстве была применена новая конструкция пружины и пыльника для защиты амортизатора от попадания пыли и грязи. Из специального композитного материала с наполнением из пространственно-ориентированного стекловолокна (GRP –  glassfiber reinforced plastic) была создана пружина с интегрированным защитным пыльником, представляющая собой неразборную деталь.

– Измерительный метод, позволяющий выявить просевшую пружину, заключается в следующем. Необходимо измерить на ровной поверхности без загрузки высоту пружин одной оси, от центра колеса до верхней точки колесной арки, а потом – другой.  Если результаты сильно разнятся, значит, надо менять пружины.

При замене необходимо помнить, что при всякой замене амортизатора нужно непременно менять и пружину. Кроме того, важно проверить пружины на повреждения и временный износ, проверить также другие элементы подвески. Для правильного подбора пружин можно пользоваться информацией из каталогов компаний-производителей этой продукции. Во всех случаях лучше всегда ориентироваться на рекомендации завода-изготовителя. 

Технология производства цилиндрических пружин, запатентованная Sogefi, была разработана совместно с Audi. Даная разработка – цилиндрические пружины нового типа, изготовленные из армированного стекловолокном полимера, которые весят на 40–70% меньше, чем традиционные стальные пружины. Новые композитные пружины могут устанавливаться на легковые и малотоннажные коммерческие автомобили без изменения компоновки системы подвески, обеспечивая снижение веса и значительное сокращение неподрессоренной массы. Использование таких пружин обеспечивает улучшение управляемости транспортного средства, снижение расхода топлива и выбросов CO2, повышение уровня комфорта и защиту от коррозии.

20.04.2016 в 13:49 0
Посмотрите похожие материалы
Подписаться на новостную рассылку
view counter
x
Вход на сайт
x
Регистрация
Информация об учетной записи
Существующий адрес электронной почты. Все почтовые сообщения с сайта будут отсылаться на этот адрес. Адрес электронной почты не будет публиковаться и будет использован только по вашему желанию: для восстановления пароля или для получения новостей и уведомлений по электронной почте.
Укажите пароль для новой учетной записи в обоих полях.
User Roles
Юридическая информация
x
Новостная рассылка

С нами уже 717 профессионалов

CAPTCHA
This question is for testing whether you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.
Image CAPTCHA
Введите символы с картинки