Амортизаторы: компьютерный прогноз

КЛУБ

Автолюбителей

АМОРТИЗАТОРЫ: КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРОГНОЗ

Автомобилям, живущим в России, не позавидуешь - им еще тяжелее, чем людям. Ездить мы любим быстро, а дороги для этого мало приспособлены. Чтобы автомобиль крепко держался на колесах, а водители и пассажиры были защищены от тряски, очень нужны эффективные, добротные амортизаторы. По просьбе редакции специалисты ТОО "НПЦ-Лада"(Энгельс, Саратовская область) Станислав ПОДИН и Валентин ЛЬВОВ провели сравнительные испытания некоторых амортизаторов с использованием компьютерного моделирования работы подвески.

НА ПЕРВЫЙ ВЗГЛЯД...

Как показывает опыт, уже через год-другой амортизаторы могут растерять свои изначальные свойства. И вот уже хорошо знакомая дорога становится как будто более неровной и скользкой - кузов раскачивается, а колеса подпрыгивают на ходу, как надувные мячики. Значит, амортизаторы пора ремонтировать или менять. Успешный ремонт этого узла, как показывает практика, под силу лишь высококвалифицированным мастерам, имеющим в своем распоряжении специальное оборудование и запасные части. А вот с заменой ныне проблем нет - были бы деньги. Отечественные и импортные, дешевые и дорогие - пришло изобилие и на этот рынок. Но сразу же возникает вопрос: отличаются ли они своими характеристиками от привычных изделий Скопинского автоагрегатного завода (СААЗ), штатных для большинства наших машин, а если да, то как отразится на ходовых качествах автомобиля их применение?

Испытаниям подверглись наиболее распространенные на российском рынке комплекты амортизаторов для "Самары" VAZ 2108, 2109, изготовленные несколькими производителями: СААЗ (Скопин, Рязанская обл., цена комплекта 584 тыс. руб.), ГЗАА (Гродно, Белоруссия), "Кросно" ("Krosno", Польша, 540 тыс. руб.), "Монро" ("Monroe", Бельгия, 1500 тыс. руб.), "Сакс" ("Sachs", Германия, 1340-1600 тыс. руб.).

Первый критерий - внешний вид. Зачастую при покупке именно он служит основным фактором, определяющим выбор того или иного товара. Здесь впечатляют амортизаторы зарубежного производства. Изделия "Сакс", "Монро", "Кросно" дадут сто очков вперед отечественным: нарядное обличье, красочная упаковка, особенно "Монро". Впрочем, строгая черная окраска отечественной продукции также вполне приемлема. Но, что бы там ни говорили, внешний вид - дело десятое, куда важнее другие качества амортизаторов.

Ремонтопригодность. Отечественные амортизаторы СААЗ и ГЗАА разборной конструкции, позволяющей в случае выхода из строя отремонтировать их без больших затрат (если, конечно, амортизатор не "убит"). Все остальные можно назвать одноразовыми, поскольку даже при таком дефекте, как течь, их приходится просто менять. Кроме того, у амортизаторов "Монро" и "Сакс" резинометаллические шарниры отличаются от отечественных, и в случае их повреждения вряд ли подберешь замену.

Защищенность. Один из самых ответственных узлов, влияющих на ходимость амортизатора, - уплотнение штока (рис. 1). Для повышения его ресурса на амортизаторах ГЗАА, СААЗ и "Кросно" (только задний амортизатор) установлен "скребок" - кольцо, защищающее узел от грязи, льда и т.п. Это облегчает условия работы сальника. На амортизаторах же импортного производства (кроме упомянутого "Кросно"), причем не только названных, такого защитного кольца нет, и из-за такой "мелочи" сальник может быть поврежден при попадании на шток грязи, льда и т. п. Правда, следует отметить, что на "восьмой" стойке Гродненского завода "скребок" сделан из пластмассы и с таким большим зазором относительно штока, что пользы от него немного.

Скопинская стойка, кроме того, имеет встроенный гидробуфер отбоя, который существенно помогает работе амортизатора на плохой дороге. На всех других стойках установлен лишь отбойник в виде полиуретанового кольца, действующего менее эффективно.

Комплектность. Все амортизаторы СААЗ и ГЗАА сразу готовы к установке на автомобиль, хотя в комплект их поставки почему-то не попали такие "мелочи", как гайки, шайбы, резиновые втулки. К остальным амортизаторам прилагаются установочные детали. Особенно отличилась фирма "Монро" - в комплект задних амортизаторов входят даже защитные чехлы с отбойниками. Но следует иметь в виду, что для передних стоек фирмы "Сакс", "Кросно", "Монро" предлагают лишь цилиндры-патроны, и в случае повреждения резервуара (корпуса) придется искать новый или какой-либо пригодный.

Удобство монтажа. Отметим, что при установке передних пеналов "Сакс" и "Монро" на "восьмую" модель требуется правильно сориентировать их в резервуарах. В отличие от пеналов "Кросно", они не имеют центрирующего кольца, и их положение определяется гайкой резервуара, которая входит в комплект поставки. Кроме того, шток амортизатора "Монро" удерживается от проворачивания только специальным ключом для внутреннего шестигранника, а не привычным накидным.

Таковы первые впечатления от визуального знакомства с "подопытными" амортизаторами. А теперь о самом главном.

МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ

Все тестируемые амортизаторы были по очереди установлены на специальный стенд для снятия скоростной характеристики. Именно она показывает зависимость усилия сопротивления от скорости перемещения штока и является своеобразным портретом амортизатора, отражающим его "индивидуальность".

Все необходимые параметры подвески автомобиля (жесткость пружин и шин, значения подрессоренных и неподрессоренных масс) были заложены в компьютерную программу, моделирующую работу подвески. Задан был также "тестовый" микропрофиль дороги, отражающий типовое ее состояние.

Первое испытание имитировало "булыжник" (или "стиральную доску", как ее еще называют), то есть воздействие на подвеску небольшой амплитуды (6 мм) с частотой, плавно меняющейся в диапазоне 0-25 Гц. Тест показывает, насколько хорошо колесо держит такую дорогу, иначе говоря, как противодействует боковой силе, которая в этих условиях стремится сдвинуть автомобиль в сторону от курса. Чем выше противодействие, тем лучше машина разгоняется и тормозит на неровной дороге, а также безопаснее (с большей допустимой скоростью) проходит повороты. Известно, что при "вытекших" амортизаторах колеса легко отрываются от дороги. В этом случае критическая боковая сила считается равной нулю, а езда становится просто опасной. С учетом всего сказанного первый тест мы назвали тестом на безопасность.

Второй тест - "кочка", или "железнодорожный переезд". Это плавная выпуклость дороги высотой 60 мм, время воздействия - около одной секунды. Измерялись пиковые значения ускорения кузова (то, что ощущают люди), а чем они меньше, тем, естественно, лучше. Так оценивается комфорт в "мягких" режимах.

Комфорт в "жестких" режимах, то есть при быстрой езде по очень плохой дороге, оценивали иначе. Машину заставляли "перепрыгивать" через неширокую, но глубокую канаву (или открытый люк) на высокой скорости. Измерялись также пиковые ускорения кузова, которые здесь характеризуют не столько комфорт, сколько способность амортизатора защитить кузов и детали подвески от сильных ударов, вызывающих разрушения.

Все испытания проводили для автомобиля с 50-процентной загрузкой. Полученные результаты для передней и задней подвесок усредняли, затем выводили оценку по пятибалльной системе. Поскольку Гродненский завод делает только задние амортизаторы для "восьмерки", сравнивать их с остальными мы не стали и из дальнейших тестов изъяли. Отметим только, что тест задней подвески они проигрывают всем конкурентам, в том числе изделиям СААЗа.

Чтобы исключить влияние субъективных факторов на результаты тестов, испытания проводили "втемную". Во время компьютерного моделирования специалисты не знали, какая скоростная характеристика какому амортизатору соответствует, их различали по условным номерам.

ЧТО ЖЕ ПОКАЗАЛ КОМПЬЮТЕР?

Итак, скоростные характеристики сняты, некоторые из них приведены на рис. 2. Различия в них есть, и довольно серьезные. По ним специалист может высказать некоторые предположения. Например, амортизаторы "Монро" и в меньшей степени "Сакс" выделяются из общего ряда высокими значениями сопротивления сжатию (часть скоростной характеристики, лежащая в области отрицательных значений скорости). Но это усилие - не гидравлически жесткое, а, скорее, мягкое, обусловленное наличием сжатого газа, поэтому оно не должно существенно сказаться на комфорте. Амортизаторы "Монро" отличаются от всех других высокорегрессивной характеристикой: усилие отбоя очень резко возрастает при малых скоростях штока, затем наступает "насыщение". Такой амортизатор должен вызывать субъективное ощущение "спортивности" подвески, но смягчать сильные толчки. Амортизаторы "Кросно" несколько "слабее" всех прочих, в том числе скопинских.

Получив скоростные характеристики, "выезжаем на булыжник" (не выходя из-за компьютера). Чудес не бывает: самые слабые польские амортизаторы "Кросно" хуже всех гасят высокочастотные колебания колес - машина слабее держит дорогу. Изделия скопинского завода ведут себя несколько лучше, но уступают по результатам теста на безопасность амортизаторам "Сакс" и "Монро", которые идут "ноздря в ноздрю". Для сравнения на рис. 3 изображена временная зависимость силы сцепления переднего колеса с дорогой для лидера и аутсайдера этого теста. На второй кривой можно отметить выраженный резонанс колебаний неподрессоренной массы.

При испытании на "кочке" картина получилась несколько иной. Амортизаторы разных марок отличаются здесь друг от друга не столь заметно, как в первом тесте на безопасность (см. таблицу). "Кросно" и СААЗ показали примерно одинаковые значения ускорения кузова, но польские амортизаторы позволяют ему раскачиваться на американский манер, а это, скорее, плохо, чем хорошо (с нашей точки зрения). Существенно более высокий результат у амортизаторов "Сакс". И наконец, лидер - "Монро". Столь дорогим амортизаторам непозволительно давать повод для возможных претензий к комфорту. На рис. 4 показаны зависимости ускорения кузова от времени при переезде через "кочку" для "Монро" и "Кросно". Комментарии не требуются.

Наконец, "жесткий" режим. "Монро" здесь уже на последнем месте. Отсюда вывод: они рассчитаны на "кольцевые гонки" - на езду по гладкому асфальту, а никак не на кроссовые, к которым так близки наши дороги. Амортизаторы СААЗ ведут себя в этих условиях заметно лучше, чем "Сакс" и "Кросно". С ними вероятность оставить колесо и подвеску в открытом люке значительно меньше. Результаты всех трех тестов сведены в таблицу.

ПОДВЕДЕМ ИТОГИ

Итак, очевидно, что универсальных амортизаторов не существует и отдать лавры первенства какой-либо одной фирме нельзя. У каждого амортизатора есть "любимые" условия работы, в которых он проявляет лучшие свои свойства. Это и должен учитывать автомобилист при выборе изделия.

Амортизаторы "Монро" обеспечивают колесу хороший контакт с дорогой и прекрасно справляются со своими функциями. Но их родная стихия - гораздо более ровное покрытие, чем то, по которому нам приходится ездить. При движении в жестких условиях их эффективность недостаточна.

Амортизаторы "Сакс" более универсальны, они хорошо работают в различных дорожных условиях, обеспечивая достаточный уровень безопасности и комфорта. Близки к ним в два раза более дешевые изделия СААЗ.

Польские "Кросно" предназначены для водителей, которые предпочитают ездить неторопливо и осторожно.

В ходе теста мы не учитывали, что дорожные характеристики амортизаторов могут существенно отличаться от стендовых из-за нагрева и вспенивания амортизаторной жидкости и, возможно, более высоких, чем на стенде, максимальных скоростей поршня в некоторых режимах. Кроме того, представления о комфорте у всех разные. Кому-то покажется самым подходящим автомобиль без амортизаторов вообще. А вот тест на безопасность вполне объективен. И все же окончательное слово останется за натурными испытаниями уже не математической модели, а "живого" автомобиля - такие тесты запланированы на ближайшее будущее. Предполагаются и испытания амортизаторов для классических "жигулей".

В заключение добавим, что, наряду с изделиями названных известных производителей амортизаторов, в тесте вне конкурса участвовали стойки "СААЗ-Энга". Их собирают на заказ в Энгельсе из тех же деталей, что и скопинские, но с учетом индивидуальных пожеланий заказчиков. Тест показал, что у амортизаторов "СААЗ-Энга" отличные значения сопротивления ходу отбоя и сжатия при максимальной скорости, они успешно удерживают машину на булыжной дороге и "проносят" колесо над "ямой", однако жестковаты на "железнодорожном переезде". Последнее, впрочем, неудивительно: клиенты "НПЦ-Лада" - в основном приверженцы спортивного стиля езды, комфорт их заботит меньше. Изготовленные на заказ такие амортизаторы обходятся покупателям дешевле фирменных, однако их нельзя считать серийными, а потому сравнивать с конвейерной продукцией не совсем корректно.

Рис. 1. Уплотнительный узел амортизаторов разборной (а) и неразборной (б) конструкции: 1 - шток; 2 - защитное кольцо;

3 - сальник; 4 - гайка; 5 - обойма сальника;

6 - уплотнительное кольцо;

7 - направляющая втулка;

8 - резервуар.