Пружинный вопрос

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.

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.

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.

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.  

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.           

– 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.