Problemy z diagnozą amortyzatorów

12 Kwi 2017

Poza ewidentnymi przypadkami, gdy widać uszkodzenie mechaniczne, ocena stanu amortyzatorów nie jest sprawą łatwą.

Amortyzatory, tak jak i każda inna część samochodu, nie są wieczne. Jednak przedwczesna ich wymiana – doradzona klientowi skarżącemu się na stuki i piski dobiegające z podwozia, złe prowadzenie samochodu, nadmierne zużycie opon, mały prześwit itp. – grozi kompromitacją warsztatu, który poleca przeprowadzenie takiej operacji. Nie może być ona zatem traktowana, jak to czasem bywa, jako uniwersalny środek zaradczy na wspomniane niedomagania. Jeśli nie przyniesie naprawdę ewidentnych efektów, klient po takiej naprawie będzie miał prawo być rozeźlony, tudzież nawet czynić zarzuty, iż „na tych nowych amortyzatorach, to jest gorzej, niż było na starych”. I w istocie, subiektywna ocena komfortu jazdy na nowych, „twardszych” amortyzatorach może być negatywna.

Ewidentne objawy

Z postawieniem diagnozy w przypadku amortyzatorów w ogóle są kłopoty. Do rzadkości należy sytuacja, gdy element ten wykazuje łatwe do pokazania palcem objawy kwalifikujące go do wymiany. Takimi symptomami są przede wszystkim widoczne zewnętrzne uszkodzenia mechaniczne w postaci:

  • wgniecenia obudowy,
  • zerwania niewymiennych części elastycznych,
  • uszkodzenia połączeń gwintowych,
  • zawansowanej korozji obudowy,
  • wygięcia tłoczyska.

Listę tę należy uzupełnić jeszcze o wycieki powodujące powstawanie widocznych kropli oleju. Ale uwaga – wycieków tych nie wolno mylić z naturalnym ubywaniem tzw. zapasu smarującego.

Trzy warianty

Uproszczony, dwumasowy model zawieszenia jednego koła pojazdu
Uproszczony, dwumasowy model zawieszenia jednego koła pojazdu

Dużo trudniejsza do jednoznacznej oceny jest utrata zdolności tłumienia amortyzatora, wynikająca ze zużycia zestawu tłok-cylinder i pogorszonej szczelności zaworów. A to dlatego, że zdolność ta jest umowna! Mogą w tym miejscu zabrzmieć głosy oburzenia: „Jak to? Nie ma jakiejś wartości tłumienia, poniżej której amortyzator jest zły i powinien zostać wymieniony?”. Niestety, zgodna z prawdą odpowiedź brzmi – w warunkach warsztatowych w zasadzie nie ma. Aby wyjaśnić tę kwestię, spójrzmy na rysunek w pewnym przybliżeniu objaśniający budowę i działanie zawieszenia jednego z kół dowolnego samochodu. Pokazany na nim model dwumasowy składa się z następujących elementów:

  • M/4 – zredukowanej masy przypadającej na jedno koło (w przybliżeniu jest to 25% masy całkowitej pojazdu);
  • m – zredukowanej masy nieresorowanej (koło, piasta, część wahacza itd.);
  • l – tłumika wiskotycznego (tłumienie cieczą proporcjonalne do prędkości jej przepływu);
  • k – sprężyny o liniowej charakterystyce.

Wyobraźmy sobie teraz, że wymuszamy drgania tego modelu poprzez kontakt koła z profilem drogi. Skutki, badane już niejeden raz (prace naukowe czysto teoretyczne, ale i o walorach praktycznych), dają się sprowadzić do trzech, mających wielkie znaczenie praktyczne, rezultatów:

  1. Dla bardzo słabego tłumienia „l” układ zachowuje się jak ciężarek na sprężynie – raz pobudzony drga przez długo czas. Amplituda tego ruchu zależy przy tym od zgodności częstości wymuszenia i częstości drgań własnych modelu. Jest to przykład obrazujący stan samochodu z całkowicie niesprawnymi, zużytymi amortyzatorami.
  2. Przy bardzo silnym tłumieniu (tak jakby zamontować amortyzator od ciężarówki do auta osobowego) przemieszczenia koła przenoszą się praktycznie w całości na nieresorowaną masę M/4, a większa nierówność… wyrzuca cały model ponad profil drogi. Tak kończy się również szybki wjazd na, wydawałoby się, niewysoki wysoki garb na jezdni (dobrze, jeśli finałem nie jest widowiskowe lądowanie w rowie). Zdarzenia te pokazują, że przy odpowiednio dużej prędkości lub przy odpowiednio wysokiej przeszkodzie każde zawieszenie, a zatem i amortyzatory, są zbyt „twarde”. Cóż, takie są prawa fizyki…
  3. Odpowiednio dobrane tłumienie „l” powoduje, że model w szerokim zakresie prędkości ruchu pojazdu i amplitudy profilu drogi zachowuje się właściwie. Koło nie traci kontaktu z nawierzchnią, nierówności są w małym stopniu przenoszone na masę nieresorowaną, tor ruchu nadwozia zbliża się do linii prostej. I o to właśnie chodzi.

Kłopot z optimum

Wartość poszczególnych parametrów określających właściwości zawieszenia powinna więc być optymalna. Kłopot w tym, że dla układów, od których wymagamy spełnienia kilku funkcji jednocześnie, nie istnieje obiektywne kryterium optymalizacyjne (a przynajmniej niezwykle o nie trudno). Tłumacząc to wszystko na konkret, można stwierdzić, że wymiana osłabionych amortyzatorów powinna nastąpić wtedy, gdy właściwości jezdne samochodu ulegną (subiektywnemu) pogorszeniu.

Problem jest oczywiście ze stwierdzeniem tych pogorszonych właściwości. Wielce przydatne okazują tu praktyczne metody opisywane w podręcznikach. Na przykład test skośnego przejazdu przez tory tramwajowe (gdy ich nie ma, mogą być kolejowe lub odcinek bruku po niezakończonej naprawie drogi). Z dużą rezerwą należy natomiast podchodzić do wrażeń klientów. Jednym z doświadczeń zawodowych autora była przeprowadzona przed przyjęciem auta do naprawy jazda z klientem, który sprawił sobie pierwszego w życiu Mercedesa (w przybliżeniu typ 115). Właściciel pojazdu uskarżał się na stuki z tyłu, ale w ogólności zachwalał ogromny komfort resorowania! Samochód – według klienta – w odróżnieniu od Fiata 125p po prostu płynął po drodze, bardzo miło się czasem kołysząc. Jak się łatwo domyślić, po sprawdzeniu okazało się, że tylne amortyzatory, w wyniku przeładowania bagażnika, po prostu „przeszły” przez uchwyty (tzw. kielichy) i poruszały się zgodnie z ruchem wahaczy, nie kontaktując się z nadwoziem w żaden sposób.

Ostrożność bardzo wskazana

Z niejaką ostrożnością trzeba też podchodzić do badania na specjalnych stanowiskach amortyzatorów zamontowanych w aucie. Uzyskane w ten sposób wyniki mogą być oczywiście pomocne, jednak pod warunkiem, że zostaną prawidłowo zinterpretowane. A z tym, jeśli diagnoście brak doświadczenia i wiedzy, jest kłopot. Bierze się on po części stąd, że niektórzy dystrybutorzy sprzętu do badania amortyzatorów nie zawsze służą użytkownikom tych urządzeń odpowiednim wsparciem.

Problemy z diagnozą amortyzatorów 8Niekiedy problem zaczyna się już od tego, że dokumentacja towarzysząca stanowisku zawiera uproszczenia prowadzące do ewidentnych błędów. Jeśli nakłada się na to jeszcze marne tłumaczenie na język polski, czasem trudno zrozumieć, o co chodzi. Dla przykładu fragmenty tekstu (dez)informacyjnego o jednym z urządzeń: „Urządzenie do badania amortyzatorów, bada skuteczności tłumienia drgań własnych elementów sprężystych metodą EUSAMA”. Tymczasem drgania własne to drgania układu, który nie jest wymuszany! Zdanie oznajmia zatem, że urządzenie jest nieprzydatne do badania drgań wymuszonych, a takie są sednem problemu zawieszeń. W innym miejscu znaleźć można z kolei: „Komputer dokonuje obliczeń nacisków dynamicznych w stosunku do nacisku statycznego przy różnych częstotliwościach drgań”. Prawda jest zaś taka, że urządzenie nie oblicza, lecz rejestruje zmierzone czujnikami naciski. Kawałek dalej znalazła się dla odmiany informacja, że urządzenie „umożliwia pomiar i przedstawia graficznie i tekstowo częstotliwości rezonansowe osobno dla obu kół badanej osi. Ten parametr dotychczas nie stosowany w liniach diagnostycznych znacznie wzbogaca diagnozę i ocenę przyczepności”. Co ma wspólnego ustalenie częstości rezonansowej dla oceny przyczepności? Wie o tym chyba tylko autor.

Na szacunek w tej sytuacji zasługuje autor innej instrukcji, który, co prawda trochę między wierszami, ale zgodnie z prawdą pisze, żeby po urządzeniu nie spodziewać się cudów. Ujmuje rzecz bowiem tak: „Oszacowanie stanu zawieszenia koła, zależnego w znacznym stopniu od funkcjonowania amortyzatora, następuje na podstawie obliczonego współczynnika tłumienia”. I dalej też dość ostrożnie: „Na podstawie uzyskanego wykresu można ocenić, czy wartość współczynnika tłumienia znajduje się w strefie: zielonej (powyżej 80%) – stan amortyzatora dobry; żółtej (50-80%) – dostateczny; czerwonej (poniżej 50%) – niedostateczny”.

Dlaczego do wartości wskazań komputerowych urządzeń do oceny amortyzatorów trzeba podchodzić z roztropnością, pokażmy na przykładzie wyników testów dwóch całkowicie sprawnych amortyzatorów o odmiennej charakterystyce, przeznaczonych jednakże i dopuszczonych przez producenta auta do zastosowania w tym samym modelu samochodu.

Wyniki testów amortyzatorów różnego typu
Wyniki testów amortyzatorów różnego typu

Jak widać na wykresie, różnice w ich sile tłumienia sięgają setek procent. Nietrudno też zauważyć, że zgodnie z kryterium przyjętym w diagnostycznych urządzeniach warsztatowych nowy i sprawny amortyzator typu Komfort generowałby w zakresie niskich prędkości ruchu tłoczyska (100 mm/s) zaledwie 20% siły amortyzatora Sport. Jednocześnie w żadnym z opisów urządzeń nie przewiduje się, że amortyzator może być zły, bo jest za silny…

Przykłady z życia

Problemy z diagnozą amortyzatorów 1O tym, że ostrożność jest wskazana, świadczą też przykłady z życia wzięte. Oto w swoim czasie diagności o niewielkim doświadczeniu często kwestionowali sprawność tylnych amortyzatorów w zupełnie nowych Daewoo Matizach. Nieporozumienie brało się stąd, że przy metodzie EUSAMA, wykorzystywanej powszechnie do badania amortyzatorów, wyniki dla wielu małych samochodów z przednim napędem często są negatywne.

Zastrzeżenia były zgłaszane także do aut, do których w celu podniesienia komfortu jazdy właściciele założyli nowe amortyzatory, cechujące się istotnie zmniejszoną twardością przy małych ugięciach. I to pomimo że amortyzatory te producenci samochodów jak najbardziej akceptowali.

Już niemal jak anegdota przytaczany jest przykład Mercedesów klasy S, a także innych drogich aut wyposażonych w system regulujący tłumienie amortyzatorów stosownie do warunków i tempa jazdy. Otóż w przypadku tych samochodów urządzenie do badania amortyzatorów, zresztą zgodnie z prawdą (bo samochód stoi), pokazuje niemal zerowe tłumienie drgań wszystkich kół.

Na zakończenie powtórzmy zatem jeszcze raz – wyniki podawane przez urządzenia do badania amortyzatorów są pomocne, ale tylko pod tym warunkiem, że potrafimy je prawidłowo zinterpretować.

Rafał Chmielewski

 

 

 

 

Podpisy

1

Uproszczony, dwumasowy model zawieszenia jednego koła pojazdu.

 

 

2

Wyniki testu amortyzatorów różnego rodzaju dopuszczonych do stosowania przez producenta samochodu.

POWIĄZANE POSTY

Zostaw Komentarz