что такое пружина подвески
Что такое пружины подвески автомобиля. Особенности, для чего нужны и когда менять
— По линейным показателям: при которой сила нагрузки пропорциональна деформации элемента. Данные критерии являются самыми простыми и наиболее популярными при подборе пружин;
— Повреждение поверхностного слоя детали из-за частой деформации, чрезмерной нагрузки и механического воздействия;
— Систематическая перегрузка детали и частое преодоление дорожных неровностей на скорости;
— Коррозия, а затем появление ржавчины металла, которая зачастую появляется от повышенной влажности или воздействия дорожных солевых реагентов.
Основные причины, по которым меняются пружины подвески автомобиля:
— При визуально установленной коррозии на поверхности детали;
— При повреждении металла детали, которая четко просматривается визуально;
— При снижении дорожного просвета машины;
— При неравномерном горизонте автомобиля, который отражается в разнице высоты передней и задней частей транспортного средства.
Видео обзор: «Что такое пружины подвески автомобиля. Особенности, для чего нужны и когда менять»
Основательный подход ч.2 (Пружины подвески)
Доброго времени суток всем соклубникам, Основательный подход это скажем так уделенное мною время изучения отдельных узлов Автомобиля со ссылками и очень (как я считаю) полезной для нас информацией! Понимаю что все можно найти в интернете и самому, не судите строго, и если есть время оцените и подскажите ) Всем ровных дорог!
Пружины подвески Теория
Пружины (Пружины в целом), как элемент подвески (Подвеска Авто) не просто упругий компонент. Ограждая машину от дорожных неровностей, автомобильные пружины обеспечивают необходимый клиренс (высоту кузова над дорогой), и влияют на такие качества авто, как комфорт, управляемость, грузоподъемность. Выбирая и устанавливая необходимые для таких условий применения пружины, целенаправленно можно изменить вышеуказанные параметры и достичь желаемую динамику или комфорт.
С точки зрения классической физики, пружину можно рассматривать как устройство, накапливающее потенциальную энергию путём изменения расстояния между атомами эластичного материала.
Любая пружина в принципе, имеет свой коэффициент жесткости который заложен при изготовлении каждой из них, Расчет данного коэффициента (Как рассчитать коэффициент жесткости пружины) рассматривать не будем так как он нас не интересует и было бы слишком сложно определить модуль сдвига (Что такое модуль сдвига?) нашей пружины.
Все эти сложные выражения я писал к тому что изменяя пружину мы меняем её характеристики, и многие в нашей любимой стране занимаются колхозингом ( Что такое колхозинг?), срезают витки пружины думая что после этого авто становиться более стабильной, но в связи с тем что было изложено выше можно догадаться что после этого пружины больше не пригодны для использования именно с тем видом транспорта к которым она была разработана, так как меняется жесткость ответа ( меньше витков, состав пружины не изменится, но пружина состоит из многих витков. Жесткость пружины определяется как сила требуемая для сжатия (или удлинения пружины) на единицу длины. Если витков скажем 10, то для сжатия пружины на 1см каждый виток должен сжаться на 1 мм (допустим пружина не прогрессивная), а если их уже 9, то сжаться придется на 1 1/9 мм. При сжатии витка фактически происходит закрутка проволоки из которой пружина сделана на определенный угол (возникает кручение, деформация сдвига), понятно, что чем больше деформация витка, тем на больший угол должна закрутиться проволока. Отсюда и большие усилия на сжатие укороченой пружины. Ну и кроме того — на высоту срезанного витка машина станет ниже ) подвески, и преждевременная поломка некоторых узлов подвески автомобиля.
Пружины подвески Практика
На практике пружины для авто бывают довольно разные, делятся на несколько групп, в зависимости от функциональных параметров: усиленные, повышающие, стандартные, специальные, понижающие.
Стандартные пружины ставят на машину, прямо на заводе, и они рассчитаны на стандартные условия использования. При разных поломках их заменяют идентичными пружинами.
Усиленные пружины обладают большим усилием сжатия, нежели обычные пружины. Усовершенствованная жесткость пружин достигается при помощи прута большого диаметра, чем для обычных пружин. Потенциал усиленных пружин раскрывается при использовании машины на проселочных дорогах или при езде с прицепом.
Для увеличения клиренса, грузоподъемности и проходимости применяются повышающие пружины. Большая жесткость таких пружин добивается за счет использования при их изготовлении прута с большим диаметром, чем для стандартных пружин. Если клиренс наоборот необходимо снизить, к примеру, для лучшей управляемости, ставятся понижающие пружины, которые дадут возможность снизить центр тяжести. Такой вариант подойдет тем, кто любит динамичную езду. Кроме вышеперечисленных видов есть также специальные пружины, которые изготавливают под заказ.
Кроме функциональных фишек пружины отличаются и своей конструкцией. Главными характеристиками, от которых зависят свойства пружины :
Диаметр прута – чем больше его размеры, тем выше жесткость пружины. Можно выделить пружины с изменяемой толщиной прута. Эта пружина при изменении диаметра способна менять свою жесткость и увеличивать усилие сжатия. Такая конструкция дает возможность при разных допустимых диапазонах нагрузок обеспечивать необходимый комфорт
Число витков пружины – от этого зависит ее жесткость. Пружины с большим количеством витков будет не такой жесткой, чем пружины из аналогичного прута, но с немного меньшим количеством витков. Меняется жесткость, зависящая от наружного диаметра пружины. Пружины с небольшим наружным диаметром будут чуть жестче, чем с большим диаметром, при остальных одинаковых параметрах
Изменить параметры автомобильной пружины способна форма спирали а не срезание витков. Она бывает в виде цилиндра, конуса, бочки. Такие пружины будут с меняющимся шагом витка, в зависимости от формы. Такие способы завивки пружин используют для придания им лучших свойств, то есть способности менять их характеристики в зависимости от условий. Порой для получения нужных характеристик используют комбинацию из нескольких устройств, к примеру, применяют бочкообразную форму и переменное сечение прута одновременно. Пружины отличаются также по форме опорных витков, но это не особо влияет на характеристики пружины.
Серьезные производители всегда тщательно следят за качеством и характеристиками своего товара. При покупке в магазине стоит обратить внимание на упаковку и внешний вид самих пружин. Качественные пружины зачастую продаются в коробках, либо в жесткой полиэтиленовой упаковке с нанесением на неё всех характеристик, а также с перечнем моделей, для которых подходят данные пружины. Сами пружины имеют одинаковую длину и равномерно покрашены.
И напоследок пара познавательных фото и видео, :))) (видео скидываю не для рекламы а так как реально позновательное)
Роль пружины в подвеске автомобиля.
Для чего предназначены пружины авто?
Амортизатор и пружина всегда работают в паре, выполняя две части одной большой задачи – обеспечения плавности хода и управляемости машины. Пружина – это упругий элемент подвески, которая смягчает толчки и удары от езды по неровной дороге. После наезда на препятствие колесо отрывается от земли и становится неуправляемым.
Задача пружины – как можно скорее вернуть его на место, но после удара о дорогу колесо отскакивает назад, и чем более мягкая пружина – тем сильнее она может сжаться и поглотить больше энергии. Т.к. эта энергия расходуется очень медленно, то колебания долго не будут затухать, подпитываясь новыми толчками от неровностей на дороге. Для решения этой проблемы на помощь приходит амортизатор, который предназначен для быстрого гашения колебаний колеса путём преобразования в тепло колебаний кузова и подвески.
Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов?
Нормальная работа подвески возможна только при правильном взаимодействии и полном выполнении своих функций амортизатором и пружиной. В то время как пружины удерживают массу машины, их движения контролируются амортизаторами – соответственно они зависят друг от друга. Если какой-то из компонентов «не дорабатывает», то он перекладывает часть работы на «партнёра». Если проседает пружина, то перегруженный дополнительной работой амортизатор гораздо быстрее выходит из строя, а плохой амортизатор не может нормально ограничивать движения пружины и раскачивает автомобиль.
Почему теряет свои свойства такое сложное устройство как амортизатор, более-менее понятно, но почему теряет свои свойства пружина? Это происходит из-за:
1)Усталости металла в зависимости от её естественного износа;
2)Повреждений поверхности пружины (трение, камни, полное сжатие пружины);
3)Частой перегрузки автомобиля или преодоления на скорости неровных участков дороги;
4)Коррозии метала (повышенная влажность, влияние дорожной соли).
5)Нарушение тех.процесса при производстве самих пружин и использование материала ненадлежащего качества.
От состояния пружины зависит и удерживание дороги, и степень отрицательного влияния на амортизаторы и наконечники, и тормозные показатели автомобиля — просевшие пружины не могут в достаточной степени нейтрализовать силу, возникающую при его торможении.
Наиболее оптимально при замене амортизатора также поменять пружины, но это дорого и не так обязательно, учитывая что визуально невозможно определить некоторые характеристики пружин, к примеру степень усталости металла.
Установка новых амортизаторов в комплекс со старыми, иногда начинающими ржаветь пружинами – это ремонт подвески наполовину при укорачивании срока службы амортизаторов. При одновременной замене амортизатора и пружины, подвеска восстановится до оригинального состояния, и как дополнительный бонус, часть затрат возместится за счёт экономии на двойной оплате трудозатрат.
Когда и зачем менять пружины
Как понять, что пружины пора поменять и чего ждать автолюбителю, который этого не делает.
Сама по себе пружина отвечает за клиренс автомобиля и быстрый возврат колеса к опорной поверхности в движении. При этом пружину и амортизатор стоит воспринимать как единое целое, одна деталь без другой не имеет смысла и проектируют их под конкретную модель в паре.
Когда колесо попадает на выпуклую неровность, пружина сжимается и передаёт смягчённый импульс толчка на кузов. Амортизатор в этот момент компенсирует инерционную раскачку благодаря превращению кинетической энергии колебаний кузова и неподрессоренных масс в тепло, которое рассеивается в атмосфере через вязкое трение внутри жидкости. Далее пружина возвращает колесо в положение оптимального контакта и обеспечивает сцепление с дорогой. Чем лучше баланс амортизатора и пружины, тем увереннее сцепление с поверхностью, выше уровень безопасности и комфорта.
Со временем пружина «устаёт»: теряет упругость, страдает от коррозии и ломается. К сожалению, не всегда без последствий. Просевшие пружины сокращают время работы амортизаторов примерно в два раза из-за увеличения ударных нагрузок и смещения диапазона рабочего хода поршня. Поломка или проседание пружин ухудшает комфорт движения и непосредственно влияет на безопасность. Главные риски — изменение углов установки колёс, которым сопровождается любое изменение эффективной длины пружин и повышенный риск поломки пружины в движении – например, в напряженном повороте. Чтобы не менять амортизаторы и элементы подвески слишком часто, получать удовольствие от мягкой и безопасной езды достаточно знать несколько признаков проблем с пружинами. О них и поговорим.
Пять явных показаний к замене пружин
1️⃣ Машина просела на одно из колёс, видна разница в расстоянии от земли до арки у колёс одной оси. С одной стороны оси расстояние нормальное, с другой – явно меньше. Представим, что речь идёт о передней оси и вы водитель. Ощущения, как будто бы спустило колесо, но шина при этом абсолютно цела.
Вероятнее всего, обломан целый виток. С постановкой точного диагноза в этом случае поможет визуальная диагностика – осмотр на подъемнике. Отметим, что такие симптомы может иметь и разрушившийся крепеж пружины к кузову. Например, излом пружинной чашки. В этом случае надо варить кузов – пружины с амортизаторами ни при чём.
2️⃣ В подвеске появились посторонние шумы без внешних признаков износа амортизаторов и пружин. Так бывает когда отламывается половина витка. Обломок пружины болтается в чашке, клиренс сохраняется, но есть скрип. Это оставшаяся часть пружины притирается обломком и издаёт глухие скребущие звуки.
3️⃣ Машина стала ближе к земле даже при средней нагрузке, а если хорошенько загрузить багажник, то почти не остаётся хода сжатия подвески. Брызговики касаются асфальта, возможны излишне частые контакты с «лежачими полицейскими».
Пружина просела и уже не держит обычную нагрузку. Типичная возрастная проблема, но случается и при частом перегрузе автомобиля.
4️⃣ У многих автомобилистов есть привычное место парковки, на котором они привычно сажают в салон взрослых детей или супругу. Пружины подвески со временем теряют несущую способность и клиренс немного убывает, но водитель это чаще всего не замечает. Автолюбителю на заметку: если одним прекрасным утром дверь после посадки пассажира на привычном месте ударится о бордюр или уткнётся в клумбу – стоит проверить пружины.
5️⃣ Следы коррозии на пружинах при осмотре подвески и участки, с которых слезло лакокрасочное покрытие.
Особенности климата, неаккуратная установка, дорожные реагенты, неисправные амортизаторы и контакты между витками повреждают защитное покрытие пружины. Это приводит к коррозии. Она ослабляет структуру металла, что со временем приводит к поломке.
Неявные показания к замене пружин
Более жёсткая работа подвески, частые пробои амортизаторов. Допустим, у вас кроссовер и ничего из того что мы описали выше вы не наблюдаете. При высоком клиренсе не так заметно, что машина просела, но для пружин это критично. Вы уже поменяли амортизаторы, отбойники, сайлентблоки, но на неровностях вы по-прежнему чувствуете удары. Если не поменять пружины, новые детали будут служить в 2 раза меньше. И это естественно, ведь ход подвески на сжатие из-за изношенных пружин сократился. От пиков ускорений страдает кузов, вклеенные стёкла, а в салоне поселяются «сверчки».
Замена пружин вместе с амортизаторами
Менять или нет – вопрос индивидуальный. Пружина может ходить 300 тыс. км, а может и 40. Хонда CR-V третьего поколения, например — отличная машина, но пружины на ней ходят всего 50 тыс. км из-за просчетов в конструкции и материале штатных деталей. Похожая ситуация с Outlander XL, Citroen C-Crosser и Peugeot 4007 (по сути одна и та же машина). Иногда проблема преждевременной просадки пружин – особенность конкретной модели и с этим ничего не поделать.
Если мы говорим о среднестатистическом автомобиле, то примерным сроком службы комплекта пружин можно считать километраж в 120-150 тыс. км, что примерно соответствует двум комплектам амортизаторов. Третий настоятельно рекомендуем устанавливать с новыми пружинами. Особенно актуально для автомобилей, которые куплены на вторичном рынке. Часто перед их продажей скручивают пробег и вероятность, что пружины стоят с завода и амортизаторы уже меняли очень велика.
«Ну сломается и бог с ней, ничего страшного»
Тут как повезёт. Обломанный виток может вспороть шину, повредить тормозной шланг или сломать деталь подвески. Также он может вылететь из под вашего колеса в лобовое стекло тому, кто идёт за вами.
Меняйте пружины, если:
— Изменился клиренс или автомобиль стал сильно проседать под нагрузкой;
— есть следы коррозии или повреждения лакокрасочного покрытия;
— вы владеете машиной долго и меняете стойки в третий раз;
— меняете амортизаторы на машине, которую купили на вторичном рынке; особенно если есть подозрение на скрученный пробег.
В следующей статье мы расскажем о том, как правильно менять пружины и много интересных моментов про баферы, проставки и прочие модификации подвески. Заглядывайте на следующей неделе и подписывайтесь, если ещё не успели это сделать.
Мы запускаем конкурс среди наших подписчиков. Победители получают продвижение авто на 24 часа и фон страницы от KYB.
Условия:
1. Быть подписанным на наш блог.
2. Иметь в борт-журнале запись об опыте использования пружин KYB. Чем подробнее и информативнее запись, тем лучше.
3. Оставить ссылку на вашу запись в комментариях к этой статье.
4. Попасть в число первых 50.
Итоги подведём 15 апреля, удачи!
В части отзывов описана установка пружин, подобранных не по каталогу. Мы не приветствуем этот метод, поэтому исключаем авторов этих отзывов из списка победителей.
Продвижение состоится в течение 2 недель.
Важно: если у вас несколько машин, напишите nikkondrabaev какой конкретно автомобиль вы планируете продвигать.
Конкурс продолжается. Подробности – в следующей статье.
Физика подвески и рулевого управления. Часть 1. Пружины
Начинаю новую рубрику записей, посвященную немаловажным узлам автомобиля — подвеска и рулевое управление. Если в Ваших планах нет изменения конструкции авто, то расчеты, которые мы будем здесь проводить, наврядли будут Вам полезны. Но вот если в планах доработка авто, то они придутся в самый раз.
Почему я решил начать данную рубрику? Потому что тюнинг авто необходимо начинать с подвески и тормозов. В большинстве случаев модернизация подвески производится методом перебора запчастей, что неслабо бьет по карману. Здесь я постараюсь рассмотреть задачи, которые помогут сэкономить время и деньги, тем самым получить желаемый результат.
Сегодня я напишу про такую простую деталь автомобиля как пружина подвески. Зачастую модернизация подвески начинается именно с этого узла. Почему? Ну, если спросить профессионального тюнера или гонщика, то он ответит, что это необходимо для настройки баланса автомобиля при торможении и в поворотах. Ну, а сели спросить владельца какой-нибудь заниженной Приоры, то, скорее всего, ответ будет: потому что круто смотрится=)
Итак, пружина подвески — это деталь, которая обеспечивает реакцию изменения клиренса на силовое воздействие дорожного покрытия или в результате маневров автомобиля. Кроме того, пружина с аммортизатором обеспечивают и стационарный клиренс.
Работает пружина просто: при воздействии некоторой силы происходит её сжатие на конкретную величину. Эта величина находится из закона Гука:
где х — это изменение длины,
F — действующая на пружину сила,
k — коэффициент жесткости.
В стационарном состоянии (т.е. когда авто не подвижен) силой является вес автомобиля. При развесовке автомобиля по осям 50/50 и наклоне оси пружины 0 градусов на каждую пружину действует сила, равная:
F = mg / 4,
где
m — масса автомобиля,
g — ускорение свободного падения.
Тут нужно отметить следующие моменты:
1. Развесовка 50/50 — это редкость
2. Нулевой наклон оси пружины — тоже редкость.
Тогда перепишем силу, действующую на реальную пружину подвески:
где
m — масса автомобиля,
g — ускорение свободного падения,
Y — коэффициент развесовки на данную ось (при развесовке 60 перед, 40 зад он будет равен 0,6 для передней пружины, 0,4 для задней),
а — угол наклона пружины.
Если же пружина работает в паре в газовым аммортизатором, то в стационарном состоянии на пружину действует меньшая сила:
F = mg * Y* cos(a) /2 — N,
где:
m — масса автомобиля,
g — ускорение свободного падения,
Y — коэффициент развесовки на данную ось (при развесовке 60 перед, 40 зад он будет равен 0,6 для передней пружины, 0,4 для задней),
а — угол наклона пружины,
N — сила реакции штока.
Теперь об изменении длины под действием силы. Как мы разобрались ранее данная величина находится из закона Гука:
Если с силами мы разобрались, то теперь поговорим о коэффициенте жесткости пружины. Для идеально цилиндрической пружины он равен:
k = G * d^4 / ( 8 * n * (D-d)^3 ),
где:
G — модуль сдвига (зависит от материала пружины),
d — диаметр прутка,
n — количество витков,
D — наружний диаметр пружины.
Какие выводы можно сделать?
1. Коэффициент жесткости не зависит от длины пружины, но зависит от количества витков, поэтому когда мы срезаем один или два витка, происходит увеличение коэффициента жесткости.
2. Увеличение толщины прутка на 10 процентов при тех же остальных параметрах дает увеличение коэффициента жесткости почти на 50 процентов. Это связано с тем, что коэффициент жесткости прямопропорционален диаметру прутка в четвертой степени.
3. Коэффициент жесткости зависит от материала, из которого сделана пружина.
Теперь поговорим о клиренсе в стационарном режиме. Клиренс определяется как раз изменением длины пружины под действием силы тяжести.
Если мы хотим сохранить клиренс, но ужесточить подвеску, нам необходимо изменить параметр х в сторону уменьшения за счет увеличения коэфициента жесткости, при этом на столько же, насколько изменили значение х, необходимо выбрать пружину короче. Если мы увеличим только жесткость, но при этом длина пружина останется прежней, авто станет жестче, но при этом приподнимется.
Если мы хотим приподнять машину, но сохранить жесткость, то необходимо использовать более длинные пружины, но с тем же коэффициентом жесткости. На чем хотелось бы сакцентировать внимание: если происходит изменение клиренса одной из осей, а клиренс второй оси остается прежний, то автоматически происходит изменение распределения веса по осям. Если мы приподняли заднюю часть, то баланс веса смещается вперед, соответственно, сила, действующая на задние пружины становится меньше, а значит и параметр х тоже уменьшается. Этот прием часто применяется для снижения вероятности пробуксовки передней оси на переднеприводных автомобилях. Наиболее популярный метод сохранения жесткости с увеличением клиренса — это установка проставок под те же пружины или на опорную чашку. При таком подходе сама пружина сжимается под весом авто почти так же, как и до доработки, с небольшой поправкой на перераспределение веса по осям, но за счет проставок дорожный просвет увеличивается на толщину проставки.
Параметр х очень важен для стойки, так как у штока аммортизатора имеется некоторый участок примерно в треть длины, который в стационарном состоянии должен находиться внутри аммортизатора. Это необходимо для того, чтобы аммортизатор работал не только на отбой, но и на разгрузку. Если Вы поставите пружины настолько жесткие, что после опускания автомобиля с домкрата пружина не сожмется на необходимый ход штока, то в процессе эксплуатации аммортизаторы очень быстро выйдут из строя. Кроме того, неправильно подобранное значение х повлияет и на управляемость автомобиля — неправильно настроенная ось будет подпрыгивать на каждой кочке и в поворотах.
Ну, и в заключение поговорим о понятии «преднатяг». Если пружина ставится соосно с аммортизатором, то преднатяг определяется разницей между длиной пружины и длиной вытянутого штока. Т.е. это та часть значения х, которая сохраняется даже при подъеме авто на подъемнике. На само значение х преднатяг не влияет. Если говорят, что преднатяг нулевой, то это значит, что при разборе и сборе стойки Вам не понадобятся стяжки пружин.
На сим все!
Аккуратнее экспериментируйте с ходовой частью;)