МАСТЕРСКАЯ: контроль пружин. Предел усталости

Приехал к нам как-то очень наблюдательный клиент! Пока чинили его авто, пристал с вопросом: почему пружины, просевшие за три года, без нагрузки оказались одной длины с новыми?

Я предостерег его от преждевременных выводов: при сегодняшнем качестве запчастей купить можно что угодно, вплоть до «сырых» пружин, которые сядут сразу после установки, или «ползучих» – эти сядут через полгода-год. А наша беседа – о правильных пружинах. Их-то и описал клиент. Работая в зоне упругости материала (рис. 1), они даже после соударения витков возвращаются почти к исходным размерам. Отчего же старая пружина, когда нагружена, садится больше новой? Она теперь податливей. Представьте, что ее пруток стал тоньше – естественно, податливость вырастет, а длина без нагрузки сохранится. Что-то похожее получается и на автомобиле. Первый его враг – коррозия. Ржавчина, съевшая с поверхности 10-миллиметровой проволоки слой в 0,15 мм, уменьшает сечение на 6%. Еще коварней так называемая усталость материала: от вибраций, переменных напряжений появляются микротрещины, они разрастаются… и после сильного удара пружина ломается. Иногда – сразу на несколько частей, так как опасных трещин обычно не одна.

Чтобы отсрочить беду, пруток делают гладким – без рисок, углублений, в которых напряжения концентрируются и могут намного превысить расчетные. Кроме того, поверхность нагартовывают, повышая прочность. И что же? Ржа все сводит на нет. Появляются язвы, дающие начало трещинам. Усталость накапливается тем быстрей, чем сильней переменные нагрузки. Езда по разбитым дорогам, неотбалансированные колеса, люфты в подвеске и рулевом управлении, неисправные амортизаторы – все это враги не только пружин, но и узлов подвески, силовых элементов кузова.

Теперь представим, что пружина кое-где надрезана трещинами. Естественно, возле них «работает» не все сечение прутка, а только его часть – деталь ведет себя как более мягкая. При тонком исследовании удается обнаружить, что вблизи сильно развитых трещин усадка больше – выросшие напряжения порой достигают предела текучести и начинается пластическая деформация – предвестник поломки (рис. 2). Такую пружину с машины долой! Но вот пара пружин, похожих на новые, вызывает у вас недоверие. Что ж, проверим их объективно: нагрузим пружину и измерим усадку. Для деталей VAZ 2110 под нагрузкой 325 кгс длина передней пружины Н (см. рис. 3) должна быть не меньше 201 мм (182 мм для «европейской»), а задней – не меньше 233 мм (223 мм – у «евро»). Эти показатели для самых мягких – их группы жесткости различаются цветовыми метками – учтите это при покупке (см. ЗР, 2005, № 8, с. 190).

Ездить на ветхих пружинах рискованно: неравномерная осадка справа и слева оборачивается уводом. Плохо работает подвеска – ведь характеристики пружин и амортизаторов рассогласованы.

Пружинам, отвечающим за работу клапанов двигателя, тоже приходится туго: если бы «десятка» прошла 100 тыс. км только на пятой передаче, клапаны совершили бы около 80 миллионов циклов. На деле – еще больше. Поломка этих пружин – дефект опасный (см. фото). Лишившись хотя бы одной, клапан начинает закрываться медленней и на высоких оборотах не поспевает за поршнем. Если у того нет на днище специальных выемок, он бьет по клапану. Вдогон, но повреждения не исключены.

Особо коварна поломка внутренней пружины на несколько частей – при средних оборотах двигателя никакого шума! Но на высоких оборотах можно услышать, как поршень догоняет клапан. Немедленно сбросьте газ – и в ремонт! Если пружина ломается на две части, то их, как правило, слышно. Стук похож на клапанный (не всякий различит). К сожалению, вынужден в который раз повторить: качество этих пружин в последние годы тоже ухудшилось. Как же снизить риск поломок? Видимо, при каждой разборке ГРМ стоит проверять упругость пружин. Принцип тот же, что при проверке деталей подвески, а необходимые данные найдете в книгах по ремонту.

Почти все сказанное справедливо и для других пружин автомобиля, от характеристик которых зависит работа всевозможных устройств – редукционных клапанов масляного насоса или фильтра, регулятора давления топлива, тормозных цилиндров и т.д.

Выслушал все это клиент – и призадумался. В самом деле, часто ли вы видели, чтобы в сервисах этой «ерунде» придавали большое значение!..