Газовая пружина

Газовая пружина

Га́зовая пружи́на (газли́фт) — разновидность пружины, в которой упругим элементом является газ, находящийся в цилиндре и периодически сжимаемый поршнем.

Сленговое название газлифт является устоявшимся в мебельной индустрии.

Не следует путать газовую пружину и амортизатор. Последние также часто встречаются в автотехнике и быту, но имеют другое назначение (а именно — гашение колебаний или скорости перемещения). Часто газовая пружина совмещает в себе функцию амортизатора, оказывая дополнительное сопротивление движению.

Что такое амортизатор?

Амортизатор — это элемент, который гасит вибрации, вызванные силами, действующими на автомобиль, и исходящими от двух источников, таких как поверхность дороги (выбоины и ямы) и движение транспортного средства (поворот, торможение, ускорение). Это разделение важно, потому что по сути два источника генерируют разные вибрации.

Движение по неровной дороге создаёт вибрацию. Это внезапная сила, которая полностью поглощается пружинным элементом и, следовательно, колеса относительно транспортного средства успокаивается амортизатором. На профессиональном жаргоне мы говорим о работе быстродействующего амортизатора. Смысл в том, чтобы как можно быстрее освободить колесо от вызываемых им вибраций после наезда на неровность, чтобы обеспечить максимально долгое и прочное сцепление колеса с землей.

Ситуация иная, когда автомобиль выполняет маневры, особенно один за другим, или проезжает часть дороги с длинным, но плавным поворотом, который снижает или увеличивает вес транспортного средства. Тогда вибрирует не столько колесо, сколько весь автомобиль. Речь идет тогда о низкой скорости амортизатора. Как и в случае с неровностями, пружинные элементы также играют основную роль, а амортизаторы предназначены для смягчения движения всего транспортного средства по отношению к колесам.

Чтобы было ясно, две описанные выше ситуации не являются независимыми друг от друга и между ними нет абсолютно никакой границы. Очень редко амортизатор работает только в диапазоне низких или высоких скоростей, потому что одно влияет на другое. Когда автомобиль проезжает неровный участок дороги, амортизаторы работают в основном в диапазоне высоких скоростей, однако излишние неровности могут привести к раскачиванию автомобиля, что также означает амортизацию на низких скоростях.

Вторым важным фактором является демпфирующая сила, которую также можно назвать демпфирующей эффективностью. Это способность амортизатора максимально быстро подавлять вибрации — будь то автомобиль или колесо. Мы часто говорим о жесткости амортизатора, и на практике все дело в демпфирующей силе, потому что у неё нет такой характеристики, как жесткость, а есть только у пружин. Тот факт, что, нажав на автомобиль, вы не можете его раскачать, не из-за жесткости, а из-за эффективности демпфирования.

Однако верно, что с амортизаторами с более высокой демпфирующей силой в определенных ситуациях автомобиль чувствует себя жестко, поскольку амортизатор быстро успокаивает раскачивание кузова и заставляет колесо прилипать к дороге, поэтому вы больше чувствуете неровности. С другой стороны, чем ниже сила демпфирования, тем выше комфорт езды. Затем ощущается мягкая езда по кочкам и раскачивание, что не всем нравится. Однако за все приходится расплачиваться. Чем ниже демпфирующая сила, тем дольше длятся колебания, они больше, и последовательные факторы, вызывающие эти колебания, могут вызвать их превышение.

Например, автомобиль, объезжающий препятствие, делает три противоположных поворота. Это означает, что каждый раз он раскачивается в другом направлении. Если амортизаторы обладают высокой демпфирующей силой в диапазоне низких скоростей, они хотя бы частично успокаивают раскачивание после первого поворота, перед вторым, а затем и после третьего. Амортизаторы с малой демпфирующей силой этого сделать не могут, и после второго поворота автомобиль может настолько раскачиваться, что будет сложно выполнить третий манёвр.
То же самое и с демпфированием на высокой скорости. После столкновения с неровностью колесо вибрирует, и если неровности возникают одна за другой, каждая последующая заставляет колесо вибрировать еще сильнее с низкой демпфирующей силой. Через некоторое время колесо может совершенно неконтролируемо двигаться по отношению к дороге и, таким образом, оторваться от дороги на слишком долгое время, что может быть опасно, если вам нужно будет выполнить какой-либо манёвр. Более того это может быть удивительно, если вы быстро едете по дороге с выбоинами, вы почувствуете больший комфорт с амортизаторами с так называемой жесткой характеристикой.

Амортизаторы в автомобильной подвеске: как они устроены и как их менять?

Все знают, что амортизатор смягчает удары при проезде неровностей. На самом деле, роль его в автомобильной подвеске несколько более специфическая – это демпфер, он предотвращает раскачивание автомобиля при наезде на препятствия. Сегодня изучим его типичную конструкцию, а заодно поменяем переднюю пару «амортов» на Chevrolet Lanos. Теперь вы будете знать, почему берут относительно немалые деньги за такую, казалось бы, несложную манипуляцию.

Для чего нужен амортизатор?

Д ля начала «отделим мух от котлет», то есть разберемся в ролях разных элементов подвески. На большинстве современных легковых автомобилей главные упругие элементы – это пружины. 30–40 лет назад эту роль, главным образом, выполняли рессоры, работая «по совместительству» и демпферами. Колебания успешно гасились за счет трения между листами рессор. Подробно касаться недостатков рессор и их типичных проблем не будем, посвятим им отдельный материал, а сейчас просто запомним об их существовании и вернемся к пружинам.

Они установлены между подвеской и кузовом автомобиля и предназначены для гашения ударов на кузов, приходящихся от дороги. Когда колесо накатывается на какое-нибудь препятствие, пружина сжимается, а кузов лишь немного и плавно перемещается вверх, колесо скатывается с препятствия – пружина выпрямляется.

Есть, однако, один неприятный момент. Возьмем для примера игрушку попрыгунчик – каучуковый шарик, который тоже можно отнести к упругим элементам. Ударьте его о землю и засеките время, пока он полностью не прекратит прыгать. Приблизительно также будет прыгать и Ваш автомобиль, если в конструкции его подвески будут только рычаги да пружины. И, в зависимости от жесткости пружин, подвеска будет либо каменная, либо мягкая, как вата, но в том и другом случае об управляемости автомобиля можно даже не вспоминать. Самым страшным для такой подвески является резонанс, при вхождении в который колебания могут разрушить отдельные элементы подвески и ее крепежа.

Проблему решили внедрением в конструкцию подвески амортизатора – элемента, который позволял перемещаться колесу относительно кузова, но исключал раскачку автомобиля. Изначально это были амортизаторы рычажного типа, которые, подобно рессорам, выполняли свою функцию за счет трения. Но не станем останавливаться на анахронизмах, рассмотрим только современные конструкции. На данный момент «мейнстрим» для легковых автомобилей – это телескопические гидравлические амортизаторы. Пневматические и гидропневматические системы, а также амортизаторы переменной жесткости в этот раз брать не будем – это темы для отдельных статей.

Работа телескопического амортизатора

Если максимально упростить, то описать работу амортизатора можно так: есть цилиндр, заполненный маслом, внутри цилиндра перемещается шток с поршнем. В этом поршне имеются клапаны, которые открываются только в одном направлении.

Когда поршень перемещается вниз, открываются одни клапаны и пропускают жидкость в полость над поршнем, если же поршень перемещается вверх, открываются другие клапаны, и жидкость перетекает в полость под поршнем. Гашение колебаний происходит за счет того, что масло не сжимается и имеет определенную вязкость.

Кстати, а зачем нужны вообще клапаны? Может, достаточно было бы отверстий? На самом деле, недостаточно. Одной из важных характеристик амортизатора – его величина жесткости на отбой и сжатие. Другими словами, это сопротивление на штоке амортизатора при его вдавливании или вытягивании из корпуса. Клапаны нужны, чтобы регулировать эту жесткость.

За счет разных пропускных характеристик клапанов вдавить шток амортизатора немного легче, чем вытянуть его из амортизатора. Сделано это с расчетом на то, что при наезде на препятствие необходимо не мешать колесу перемещаться вверх, чтобы исключить передачу удара от колеса на кузов. Клапаны в данном случае пропускают больше масла. Но если на пути большая яма, то колесо надо бы попридержать в «поджатом» состоянии, зачем спешить падать в нее? Потому клапаны на «роспуск» амортизатора пропускают меньше масла.

Типы конструкций

Конструктивно амортизаторы можно разделить на три основных вида: двухтрубные, двухтрубные с газовым подпором и однотрубные с газовым подпором. Первыми на автомобилях появились двухтрубные гидравлические амортизаторы. В них, как следует из названия, есть две трубы – полости, в одной из них (внутренней) находится поршень с вышеупомянутыми клапанами, другая (наружная) необходима для компенсации объема масла – она заполнена маслом лишь частично, остальное – воздух.

Во время работы амортизатора масло внутри нагревается до высоких температур, от этого расширяется, и, чтобы не выдавило уплотнители штока, жидкость перетекает в наружную полость.

К недостаткам относится перегрев рабочей жидкости, так как корпус – двойной, и охлаждение атмосферным воздухом затруднено. Из-за перегрева велика вероятность вспенивания масла и, как следствие, мгновенная потеря эффективности работы – амортизатор перестает выполнять свою функцию, и автомобиль становится плохо управляемым из-за раскачки.

Следующий минус – это большой вес двухтрубного амортизатора, а также строго определенное расположение при установке – если его перевернуть, вытечет рабочая жидкость. Вес амортизатора влияет на величину неподрессоренной массы (о том, что это такое, расскажем отдельно). Чем больше неподрессоренная масса, тем хуже плавность хода и управляемость автомобиля.

Небольшим усовершенствованием двухтрубных амортизаторов стало наполнение наружной полости газом с небольшим избыточным давлением. Таким образом снизили вероятность вспенивания, так как масло в этом случае «опирается» на газовую подушку.

Совсем другое дело – гидравлические однотрубные газонаполненные амортизаторы. Один цилиндр, заполненный маслом, поршень с односторонними клапанами и небольшая полость, заполненная газом и прикрытая поршнем.

Однотрубный амортизатор лишен всех недостатков двухтрубных. При интенсивной работе жидкость не перегревается, так как отделена от окружающей среды только одной стенкой цилиндра и отлично охлаждается. Также он легче и может устанавливаться хоть вверх, хоть вниз корпусом.

Установка амортизаторов

Способы установки амортизаторов не изменились с момента их внедрения в автомобили. Так, всегда их верхняя часть крепится к кузову автомобиля или раме, а нижняя – к элементу подвески, будь то рычаг или балка неразрезного моста. От этого и замена данного элемента в подавляющем большинстве случаев не доставляла трудностей: выкрутил нижний болт крепления, выкрутил верхний болт крепления, и все, амортизатор в руках.

С амортизаторами задних подвесок так все и осталось, а вот с передними все чуть сложнее. С появлением переднеприводных автомобилей возник вопрос, куда девать амортизатор, который в основном крепился к нижнему рычагу передней подвески и мешал установке приводного вала.

Основных решений этой задачи получилось два. Первый вариант – установка нижней части амортизатора на рычаг через П-образный кронштейн, внутри которого проходил приводной вал. Второй вариант – перенос амортизатора вместе с пружиной в пространство над верхним рычагом подвески. В таком случае нижняя часть амортизатора крепится к верхнему рычагу подвески, и называется вся эта конструкция именем американского инженера Эрла Стили МакФерсона.

МакФерсон разрабатывал этот принципиально новый на тот момент вид подвески для ультрабюджетного концепт-кара Chevrolet Cadet в 1930-е годы. На практике его удалось применить только после войны, уже на Ford Vedette 1948 года для французского рынка. Теперь, когда вы знаете эту короткую захватывающую историю и можете при случае блеснуть эрудицией, переходим к особенностям этой популярной до сих пор конструкции.

МакФерсон объединил амортизатор вместе с пружиной в одну амортизаторную стойку. В этой стойке верхняя часть имеет шарнир с подшипником и опирается на элемент кузова – стакан. Благодаря опорному подшипнику стойка может вращаться вокруг собственной оси. А если установить амортизаторную стойку под определенным углом, то можно задать траекторию перемещения колеса и углы его установки, как, например, развал, угол продольного и поперечного наклона оси поворота (что это, обязательно рассмотрим в будущих публикациях).

Получилось, что при такой установке стойки можно избавиться от направляющего верхнего рычага подвески, тем самым удешевив ее. Поворотный кулак в подвеске крепится к шаровой опоре нижнего рычага и к амортизаторной стойке, вращается вместе с ней же. Стойка стабилизатора поперечной устойчивости в данном случае может крепиться или к нижнему рычагу, или непосредственно к амортизаторной стойке.

Если рассмотреть способы крепления стойки к поворотному кулаку, то их несколько. Поворотный кулак может крепиться к кронштейну на корпусе стойки. Зачастую – двумя эксцентриковыми болтами с гайками, и они же являются элементами регулировки развала колес. Если развал колес заложен конструктивно, то регулировка не нужна, значит и закрепить стойку можно в кронштейне поворотного кулака. Кронштейн крепления в таком варианте представляет из себя проушину с разрезом, которая стягивается одним болтом. Самым простым вариантом является запрессовка корпуса стойки в поворотный кулак (как у нашего подопытного Chevrolet Lanos). Поставляется все это часто как одна деталь – в сборе c кулаком.

В список недостатков амортизаторной стойки типа МакФерсон можно отнести относительно небольшие ходы подвески и, как следствие, такая конструкция – большая редкость, если не исключение, на настоящих внедорожниках (впрочем, таких машин уже почти не осталось). А причина в том, что при максимальном сжатии пружины стойки очень сильно начинают изменяться углы установки колес, что влечет за собой серьезное ухудшение в управляемости автомобиля и приводит к чрезмерному износу шин.

Амортизаторные стойки могут быть с возможностью замены амортизатора и без нее. В первом варианте корпус стойки с опорой под пружину выполнен отдельно от амортизатора. Во втором – корпус амортизатора есть одновременно корпус стойки, и непосредственно на нем смонтирована нижняя опора пружины. Верхняя же опора пружины крепится к штоку амортизатора. Пружина сверху и снизу воздействует на опоры через резиновые подушки. На штоке амортизатора устанавливают упругий отбойник – резиновую или полиуретановую втулку, которая предотвращает удары деталей подвески при полном сжатии пружины.

Пружина в амортизаторной стойке всегда находится под натягом. Изначально сжатие необходимо для исключения люфтов и зазоров в сборке. Замена стойки на автомобиле – всегда маленькая радость для механика, так как по стоимости работ она довольно недешева.

Пример замены амортизаторов

Итак, перейдем в ремзону, где нас ждет Chevrolet Lanos с его передними разборными амортизационными стойками. Пружины мы оставляем старые, а вот амортизаторы – меняем. Хозяин автомобиля решил, что стандартные двухтрубные амортизаторы передней подвески слишком мягкие, и ему не хватает управляемости. Решением стала установка передних однотрубных газонаполненных амортизаторов.

Приступаем. Отворачиванием гайку крепления приводного вала к ступице колеса, после чего выкручиваем болты крепления и снимаем переднее колесо. Далее, для облегчения откручивания элементов крепления распыляем на соединения шаровой опоры рычага и шарнира наконечника рулевой тяги спасительную WD40.

Как локализовать причину постороннего звука

Со стопроцентной вероятностью диагностировать причину, по которой стучат стойки, можно только при их комплексной проверке под нагрузкой, без нагрузки и отдельно после демонтажа. Однако есть ряд характерных признаков, которые с высокой вероятностью укажут на истинную причину проблемы без трудоемких диагностических работ.

Существует общая инструкция, как узнать причину стука амортизаторов без услуг специализированных СТО.

• Выверните колеса и внимательно осмотрите цилиндр стойки на наличие подтеков рабочей жидкости. Если есть следы масла – амортизатор однозначно неисправен и потребует ремонта или замены.
• Проверьте крепежные точки стоек. В местах стыковки с кузовом авто и ступицей не должно быть никаких люфтов. Обратите внимание на состояние сайлент-блоков и наличие крепежных болтов. Трещины или выдавленная из втулок резина – явный признак разрушения уплотнителей.
• Поднимите капот. Осмотрите состояние верхних опор амортизатора.При повороте колес переменное усилие руля и его заедание говорит о том, что опорный подшипник износился.

ВАЖНО! Износ опорного подшипника может привести к заклиниванию руля и потери контроля над авто.

• Резко нажмите на капот или крышку багажника авто в районе над колесом. Хороший амортизатор не позволит авто сделать два и более раскачиваний. Если же авто после резкого нажатия несколько раз покачивается на пружинах – это первый признак износа манжет поршня или засорения перепускных клапанов.
• Поочередно поднимите на домкрате все колеса авто. Попробуйте руками поболтать колесо или ступицу, обращая внимание на движения стойки. В исправной подвеске амортизатор не должен люфтить.

Также, помимо стука, известно несколько косвенных признаков износа амортизатора которые проявляются в движении:

• авто долго раскачивается после проезда плавных неровностей;
• при попадании какого-либо одного колеса в яму, при отбое пружины возникает заметно ощутимая, выталкивающая автомобиль с дороги, сила;
• одновременно со стуком передних амортизаторов на дороге с мелкими неровностями чувствуется непривычная малоамплитудная вибрация руля;
• вместе со стуком задних амортизаторов ощущается «виляние» задней части кузова автомобиля;
• слышен заметный свист или нехарактерный гидравлический звук перетекания жидкости или перепускания газа.

Посторонние звуки в подвеске автомобиля могут быть вызваны несколькими десятками (а то и сотнями) причин. И с полной уверенностью убедиться в том, что стучат именно стойки, можно только пройдя комплексную диагностику ходовой части в условиях автосервиса.

Демпфер и амортизатор — что это?

Наверное, вы замечали, что при высоких оборотах стиралка начинает сильно гудеть, а иногда подпрыгивать. Именно для гашения этих колебаний, биений бака о корпус и установлены амортизирующие устройства. Особых отличий между их видами нет. Лишь немного различается конструкция.

В более ранних моделях стиральных машин использовались амортизаторы. Эти устройства состоят из цилиндрического корпуса. Внутри него находится поршень, движение которому обеспечивает возвратная пружина. Также устройство предусматривает наличие прокладок для снижения трения.

Современный демпфер стиральной машины также находится под баком. Его единственное отличие — это отсутствие пружин в корпусе. Теперь они вынесены наверх, на них подвешивается бак. Благодаря этому отличию детали ломаются гораздо реже, потому что пружины теперь можно заменить отдельно.

Восстановление амортизатора для стиральной машины своими руками — работа выполнимая. Для этого нужно понимать принцип работы устройств.

Работа изделия основана на сопротивлении, которое создает прокладка при трении. Со временем этот уплотнитель изнашивается, что и приводит к необходимости замены. Основные признаки поломки:

• Сильная вибрация на отжиме.
• Машинка не может устоять на месте, передвигается по комнате.
• Бак сильно бьется о стены корпуса.

Недопустимо эксплуатировать стиралку в таком состоянии. Это приведет к быстрому износу других узлов. Тогда дорогого ремонта не избежать.

Как проверить исправность работы демпферов?

Для диагностики не обязательно разбирать технику. Поступите так:

• Отключите СМА от сети.
• Выкрутите болты крепления верхней крышки. Они находятся сзади.
• Снимите крышку и прижмите руками бак вниз.
• Опустите его и проследите за движениями. Если опустить бак было тяжело и он сразу подскочил вверх и остановился — детали исправны. Если вы легко опустили бак, а после он быстро подпрыгнул и начал качаться — нужна замена амортизаторов или ремонт.

Чтобы окончательно убедиться в поломке и провести работу, к деталям нужно добраться. Поэтому то, как снять и восстановить амортизаторы, будет зависеть от марки и модели СМ.

Ремонт демпфера своими руками

В одних моделях достаточно перевернуть стиралку набок, как откроется доступ к пружинам. Как правильно это сделать:

• После отключения машины от сети отсоедините заливной шланг.
• Откройте маленькую дверцу под загрузочным люком.
• Подставьте емкость. Выкрутите пробку фильтра против часовой стрелки.
• Дождитесь слива воды.

Теперь можно перевернуть корпус набок. Если снизу есть днище, тогда выкрутите крепления и снимите его.

Сложнее, если для проверки придется демонтировать переднюю стенку:

• Уберите верхнюю крышку.
• Достаньте лоток для моющих средств.
• Выкрутите саморезы по периметру панели управления. Снимите ее и оставьте висеть на проводах.
• Откройте дверь загрузки.
• Оттяните манжету, снимите хомут с помощью отвертки.
• Заправьте уплотнитель в барабан.
• Выкрутите винты передней стенки, снимите ее с места. Уберите провода УБЛ.

Как поменять и починить демпферы?

Находятся детали под баком. Уберите крепление пружины к корпусу СМА, а также отстегните защелку сверху. Иногда элементы наглухо закрепляются к баку, поэтому приходится высверливать заглушки с помощью дрели.

Домашние мастера предлагают решение проблемы с прокладками. Для этого используется кожаный ремень.

• Достаньте шток из корпуса.
• Возьмите ремень. Его толщина не должна превышать 3 мм.
• Прикиньте на глаз, сколько вам понадобится материала, чтобы заменить уплотнитель. Отмерьте и отрежьте нужный кусок ремня.

При размещении кусочка ремня в корпусе амортизатора его концы должны располагаться немного внахлест.

Протолкните новую прокладку до упора. Сверху установите заглушку, смажьте и вставьте на место шток. Чем смазать элемент? Можно использовать машинное масло или другую смазку. Подробнее смотрите на видео:

Как проверить при покупке и заменить амортизатор?

Покупая новую деталь, так же как и при демонтаже старой, необходимо несколько раз сжать демпфер. Если сжимание идет туго, значит все в порядке. Если легко — это указывает на износ уплотнителей.

Важно! Меняются сразу два элемента, независимо от степени износа.

Теперь вы знаете, как восстановить и отремонтировать амортизаторы в стиралке. Если вам не хочется возиться с ремонтом, тогда купите новый комплект запчастей и установите их в стиральную машинку.

Как проверить амортизатор?

Выявить выход из строя амортизатора вполне возможно и самому. Для начала нужно внимательно проверить его на наличие подтеков. Даже незначительные следы масла на поверхности будут указывать на разгерметизацию.

Если наблюдаются вмятины на корпусе масляного или газомасляного амортизатора, то еще не означает, что он вышел из строя, а вот изгиб штока будет сигнализировать о надобности в замене.

Выявить неработоспособность амортизатора можно и путем раскачивания кузова. Однако таким способом можно выявить только полную неисправность, частичное вытекание масла выявить раскачкой не удастся.

Проверяется амортизатор так: нужно с силой надавить на кузов авто со стороны проверяемого амортизатора, а затем отпустить. При исправном амортизаторе кузов сразу же станет в исходное положение, а вот если он неисправен, то кузов будет раскачиваться.

Самым же достоверным способом проверки состояния амортизатора является диагностика на специализированном стенде. Такая диагностика не только покажет состояние амортизаторов, она полностью оценит состояние подвески авто.