E‑BOOK

Spis treści

• WstępD8Fgw3Qv0Wstęp

• Koła i ich znaczenie dla bezpieczeństwa i komfortu jazdyDBJQIjiVTKoła i ich znaczenie dla bezpieczeństwa i komfortu jazdy

• Zawieszenie

• BibliografiaDbEf2bxjwBibliografia

Zawieszenie

Obok ogumienia na bezpieczeństwo i komfort jazdy duży wpływ ma również stan techniczny zawieszenia pojazdu. Zadaniem zawieszenia jest:

• utrzymanie stałego styku opon z jezdnią,

• zachowanie minimalnych zmian siły nacisku opony na jezdnię,

• przeniesienie na konstrukcję nośną pojazdu sił powstających na styku opony z jezdnią,

• łagodzenie wstrząsów i kołysania nadwozia, które pojawiają się wskutek jazdy po nierównej nawierzchni,

• utrzymanie odpowiedniego kąta skrętu i nachylenia kół względem drogi podczas jazdy po łuku,

• przeciwdziałanie poprzecznym przechyłom nadwozia.

W ramach diagnostyki zawieszenia sprawdza się stan techniczny elementów zawieszenia, poprawność działania amortyzatorów oraz stan techniczny elementów sprężystych i wodzących.

Wstępna kontrola stanu technicznego zawieszenia obejmuje: sprawdzenie kompletności, prawidłowości montażu oraz stanu technicznego poszczególnych elementów zawieszenia. Rozwiązania w zakresie budowy zawieszenia i skomplikowania tego układu są odmienne dla różnych producentów, dlatego na tym etapie diagnostyki przydatna jest dokumentacja techniczna pojazdu, która zawiera podane przez producenta szczegóły dotyczące budowy. Typowe elementy zawieszenia prezentuje poniższy rysunek.

RROIC4QiAVQKT

Rys. 12. Zawieszenie pojazdu i jego elementy: $1$ - nakrętka tłoczyska amortyzatora, $2$ - nakrętka górnego mocowania kolumny zawieszenia, $3$ - górna miseczka sprężyny, $4$ - osłona ochronna, $5$ - zderzak, $6$ - sprężyna zawieszenia, $7$ - dolna miseczka sprężyny, $8$ - kulkowe łożysko oporowe, $9$ - amortyzator, $10$ - osłona tarczy, $11$ - śruba dolnego mocowania kolumny zawieszenia, $12$ - zwrotnica, $13$ - wahacz, $14$ - śruba mocowana ramy szczątkowej, $15$ - łącznik stabilizatora, $16$ - stabilizator, $17$ - łożysko piasty koła, $18$ - pierścień osadczy, $19$ - piasta koła, $20$ - podkładka, $21$ - nakrętka półosi, $22$ - śruba mocowana wahacza do ramy szczątkowej, $23$ - tuleja gumowo‑metalowa

Amortyzatory

Amortyzatory pracują we wnękach kół. Tłoczysko amortyzatora jest uszczelnione, ponieważ amortyzator musi być wypełniony olejem, oraz zabezpieczone osłoną przed zewnętrznymi zanieczyszczeniami. Pierwszym elementem kontroli amortyzatora jest sprawdzenie stanu obudowy oraz kontrola ewentualnych wycieków oleju. Zmniejszenie ilości oleju w amortyzatorze spowodowane niekontrolowanym wyciekiem obniża zdolność amortyzatora do tłumienia drgań, a przez to pozwala na odrywanie się koła od nawierzchni. Taka sytuacja jest zagrożeniem dla stateczności ruchu, a więc dla bezpieczeństwa jazdy. Stwierdzenie wycieków z amortyzatora jest przesłanką do natychmiastowej wymiany tego podzespołu.

Objawy, które powinny skłonić właściciela pojazdu do sprawdzenia stanu amortyzatorów, to:

• wydłużenie się drogi hamowania na nierównej nawierzchni,

• stuki w zawieszeniu,

• trudności w utrzymaniu toru jazdy podczas skrętów,

• nadmierne kołysanie pojazdu,

• przechyły poprzeczne nadwozia, odczuwalne szczególnie podczas przyspieszania, hamowania lub skrętu.

Ocenę stanu amortyzatorów można przeprowadzić z wykorzystaniem metody drgań swobodnych lub drgań wymuszonych. Bez względu na wybór metody należy zadbać o uzyskanie porównywalnych wyników. W tym celu Instytut Transportu Drogowego zaleca, by przeprowadzić badanie w określonych warunkach:

• temperatura amortyzatora powinna mieścić się w przedziale $0–50°\mathrm{C}$,

• w samochodzie przebywa wyłącznie kierowca,

• ciśnienie powietrza w ogumieniu jest zgodne ze wskazaniami producenta, z tolerancją do $5\%$,

• hamulce są zwolnione,

• dźwignia biegów jest w położeniu neutralnym,

• koła są ustawione prosto.

Metoda drgań swobodnych pozwala uzyskać wykres swobodnych drgań tłumionych nadwozia na osi czasu. Amplituda i liczba drgań pozwalają wyciągnąć wnioski o stanie technicznym amortyzatora. Z wykresu można określić średnie tłumienie drgań, które jest obliczane jako stosunek dwóch pierwszych wychyleń do linii zerowe. To działanie opisuje wzór:

gdzie:

• $Z_1$ – amplituda pierwszego wahnięcia nadwozia,

• $Z_0$ – amplituda wahnięcia początkowego.

Linię zerową wyznacza tutaj końcowy fragment wykresu, a wartości amplitud początkowych nie powinny się różnić o więcej niż $7\%$. Duży wpływ na wartość amplitudy drgań ma stopień napełnienia amortyzatora olejem. Napełnienie amortyzatora w mniej niż $80\%$ jego pojemności zmniejsza zdolność do tłumienia drgań do tego stopnia, że nadwozie uderza o ograniczniki. Pogorszenie działania amortyzatora może też wynikać ze zużycia talerzyka zaworu przelewowego lub dławiącego albo z uszkodzenia sprężyny zaworu zwrotnego.

Przy ocenie amortyzatora metodą drgań wymuszonych wybór sposobu diagnostyki bezpośrednio zależy od budowy urządzenia kontrolnego. Najczęściej spotykane są urządzenia, wykorzystujące metodę BOGE lub EUSAMA.

Nazwa metody BOGE wywodzi się od nazwy producenta urządzenia. Koło jest w tym przypadku wystawiane na pionowe drgania o wartości kilku milimetrów, wymuszane przez płytę najazdową zamocowaną na specjalnym układzie wahaczowym. Układ zapewnia właściwe prowadzenie płyty, która równolegle przylega do czoła bieżnika. Płyta jest napędzana silnikiem elektrycznym zamontowanym na jego wale mimośrodem i masą bezwładną. Układ wahaczowy wraz z płytą wymuszającą są wprawiane w ruch mimośrodem za pośrednictwem sprężyny. Masa bezwładna pozwala natomiast powoli wytracać prędkość obrotową wału silnika i rejestrować przemieszczenia płyty wymuszającej w czasie. Aby zbadać amortyzatory metodą BOGE, należy napompować opony do ciśnienia nominalnego, a następnie najechać kołem na płytę wymuszającą. Podłużna oś pojazdu powinna pokrywać się z osią stanowiska, a koła powinny znajdować się w zagłębieniach płyty wymuszającej. Wtedy należy włączyć układ pomiarowy i nałożyć tarcze papierowe na układ rejestrujący. W tym momencie można wykonać kompensację obciążenia osi, regulując napięcie sprężyny tak, by rysik rejestratora znajdował się pośrodku. W kolejnym kroku należy uruchomić silnik napędzający układ pod jednym z kół. Amplituda drgań powinna być rejestrowana przez około $10$ sekund, a układ powinien osiągać drgania o częstotliwości $16\mathrm{Hz}$. Po wyłączeniu silnika częstotliwość spada i przechodzi do zakresu rezonansu zawieszenia, czyli między $6$ a $8\mathrm{Hz}$. Ten proces trwa do czasu całkowitego ustania drgań układu. Wówczas należy włączyć pomiar i odczytać maksymalną amplitudę przemieszczeń płyty. Ta wartość odpowiada przemieszczeniom koła i stanowi podstawę do diagnozy. Należy porównać ją z wartościami granicznymi, jakie wskazuje producent pojazdu lub urządzenia diagnostycznego, przyjmując poniższe kryteria oceny ($A_{max}$ – amplituda drgań, $A_{gr}$ – wartości graniczne amplitud):

• $A_{max}\le A_{gr}$ – amortyzator sprawny,

• $A_{max}>A_{gr}$ – amortyzator niesprawny,

• różnica $A_{max}$ dla kół zamontowanych na tej samej osi wynosi ponad $20\%$ – amortyzator niesprawny.

W przypadku amortyzatorów niezdatnych do użytkowania zaleca się wymianę obydwu na tej samej osi pojazdu.

Schemat budowy urządzenia pomiarowego do diagnostyki amortyzatorów metodą BOGE przedstawia poniższy rysunek.

R1WMueTUYPC1a

Rys. 13. Stanowisko do diagnostyki amortyzatorów metodą BOGE - schemat

Kolejna ilustracja pokazuje sposób kompensowania masy pojazdu na stanowisku diagnostycznym.

Re1QSjVDpwVgD

Rys. 14. Stanowisko do diagnostyki amortyzatorów metodą BOGE - sposób kompensowania masy pojazdu

Nazwa metody EUSAMA wiąże się z Europejskim Stowarzyszeniem Producentów Amortyzatorów (European Shock Absorber Manufacturers Association). W tym przypadku sprawność amortyzatorów sprawdza się, pobudzając koło jezdne do drgań pionowych o stałej amplitudzie $2–8\mathrm{mm}$ i częstotliwości zmiennej, zaczynającej się od wartości początkowej na poziomie około $25\mathrm{Hz}$ i dążącej do zera. Jest to częstotliwość wyższa od rezonansowej dla badanego układu. Schemat działania stanowiska diagnostycznego badającego amortyzatory metodą EUSAMA przedstawia kolejny rysunek.

RlJqKWpiATLfX

Rys. 15. Stanowisko do badania stanu amortyzatorów metodą EUSAMA - schemat

Na początek należy rozpędzić układ wymuszający drgania i wyłączyć silnik napędowy. Drgania mają stałą częstotliwość początkową. Po wyłączeniu silnika płyta nadal wykazuje drgania o takiej samej amplitudzie, a częstotliwość zmniejsza się tym wolniej, im większy jest moment bezwładności mas wirujących i mas wykonujących ruch postępowy. Czujnik układu mierzy siłę nacisku koła jezdnego na płytę najazdową.

Diagnostyka przebiega w następujących etapach:

• mierzenie statycznej siły nacisku na płytę najazdową Nstat,

• wywołanie w układzie drgań o częstotliwości większej od najwyższej częstotliwości rezonansowej ($25\mathrm{Hz}$),

• odłączenie napędu,

• mierzenie minimalnej siły nacisku dynamicznego koła na płytę Nmin podczas zanikających drgań.

Te zmierzone wartości pozwalają określić skuteczność amortyzatora do tłumienia drgań, czyli tzw. wskaźnik EUSAMA $W_{\mathrm{E}}$. Jest to stosunek najmniejszego nacisku dynamicznego $N_{min}$ koła na płytę najazdową, zmierzonego w zakresie drgań rezonansowych do nacisku statycznego $N_{stat}$ i określa się go w procentach. Tę zależność można wyrazić wzorem:

W ten sposób wg metody EUSAMA można określić współczynnik skuteczności amortyzatora do tłumienia drgań. Wartości tego wskaźnika i ich interpretację zebrano w poniższej tabeli.

(*) Dla samochodu o masie własnej od $900$ do $1500\mathrm{kg}$.

Na minimalną dopuszczalną wartość współczynnika EUSAMA ma również wpływ masa własna pojazdu. Tę zależność prezentuje kolejna tabela.

W praktyce dąży się do tego, by na jednej osi nie współpracowały amortyzatory o bardzo różnych współczynnikach. Jeśli mniejsza wartość $W_{\mathrm{E}}$:

• jest poniżej $35\%$, dopuszczalna jest różnica wskaźnika $W_{\mathrm{E}}$ do $30\%$,

• jest powyżej $35\%$, za dopuszczalną uznaje się różnicę wskaźnika $W_E$ do $15\%$.

Za $100\%$ przyjmuje się większą wartość.

Kontrola stanu technicznego elementów sprężystych zawieszenia pojazdu

Do elementów sprężystych zawieszenia zalicza się:

• w samochodach osobowych drążki skrętne i drążki stabilizatora oraz sprężyny śrubowe,

• w pojazdach ciężarowych i autobusach miechy pneumatyczne i resory piórowe.

W ich diagnostyce stosuje się metody wykorzystujące metody organoleptyczne. Przy ocenie drążków skrętnych i sprężyn śrubowych zwraca się uwagę na to, czy zwoje są całe, elementy mocowania nie są zbyt skorodowane i czy sprężyny mają odpowiednią sztywność. Badając drążki skrętne, ocenia się również ich powierzchnię i piasty (luzy w piastach nie są dopuszczalne). Należy również sprawdzić odkształcenia plastyczne, które da się wychwycić na podstawie znaków kontrolnych po ich obciążeniu. Podczas kontroli drążków stabilizatora ocenia się występowanie uszkodzeń mechanicznych i elementów mocowania. Niesprawność drążków stabilizatora objawia się pojawieniem się stuków podczas przejeżdżania po nierównościach. Najczęściej powodem są luzy w przegubach łącznika stabilizatora lub w elementach mocowania drążków do nadwozia.

Aby wykryć nieprawidłowości resorów piórowych, należy poszukać pęknięć na powierzchniach bocznych. Ważne są również ślady zużycia ściernego większe niż $0,5\mathrm{mm}$ na styku mniejszych piór. Takie uszkodzenia wiążą się z koniecznością wymiany resorów. Kontroli należy poddać również stan mocowania piór resorów do mostu napędowego i do ramy lub nadwozia. By wykryć luzy w tych połączeniach, należy posłużyć się dźwignią, dzięki czemu można zobaczyć ruchy sworznia w odniesieniu do tulei. Luzy i uszkodzenia również kwalifikują resory do wymiany.

Główne uszkodzenia miechów pneumatycznych dotyczą:

• rozciągnięcia miecha,

• oddzielenie miecha od płyty górnej lub tłoka – wymaga to także sprawdzenia połączeń amortyzatora,

• pęknięcia na zewnętrznej powierzchni gumowej części,

• uszkodzenia od smaru z wałów lub oleju powstające wskutek nieszczelności tylnych mostów,

• skorodowanie elementów metalowych, które może stać się przyczyną nieszczelności układu,

• uszkodzenia powstałe wskutek otarć elementów uszkodzonego zawieszenia lub ściernego oddziaływania zanieczyszczeń z dróg.

Diagnostyka elementów wodzących

Kontrola wahaczy sprowadza się do wykrycia ich uszkodzeń mechanicznych, skrzywień i pęknięć lub nadmiernych luzów między sworzniami a ramionami wahaczy. W tym przypadku również wykorzystuje się dźwignię wkładaną między ramię wahacza a sworzeń w celu wykrycia nadmiernych luzów.

Podczas diagnostyki drążka reakcyjnego ocenia się stan jego mocowania do nadwozia i elementów zawieszenia lub mostu napędowego. Za niedopuszczalne uznaje się uszkodzenia tulei, niedokręcone nakrętki lub brak zabezpieczenia ich przed odkręcaniem oraz występowanie luzów.

Zawieszenie

Diagnozę kompletnego zawieszenia przeprowadza się najczęściej z wykorzystaniem szarpaka lub ręcznie. Szarpak jest najczęściej montowany w posadzce na obrzeżach kanału przeglądowego lub w podnośniku. Daje on możliwość wymuszania szarpnięć kołami pojazdu. Płyty szarpaka poruszają się na siłownikach pneumatycznych lub hydraulicznych. Kiedy koła znajdą się na płytach, mogą wykonywać ruchy w różnych kierunkach, łącznie z obrotami. W ten sposób wymuszają one jednoczesny ruch kół i wszystkich elementów, które są z nimi powiązane. Dla wykrycia luzów w konkretnych węzłach układów mechanicznych stosuje się różne ruchy szarpiące. Sposoby wymuszania szarpnięć i związane z nimi usterki prezentuje poniższa tabela.

R14pxgj69zTP1

Rys. 16. Różne sposoby wymuszania szarpnięć a wykrywanie luzów w poszczególnych węzłach zawieszenia

Wykrywanie luzów poprzez wzbudzenie odpowiedniego ruchu koła można również przeprowadzić ręcznie. Sposoby takiej diagnostyki pokazano w poniższej tabeli.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Powiązane materiały multimedialne

• Kontrola stanu technicznego układu jezdnego - kierowniczego, podwozia, zawieszeniaDHRQT0eA4Kontrola stanu technicznego układu jezdnego - kierowniczego, podwozia, zawieszenia

• Badanie i kontrola stanu technicznego układu jezdnego, podwozia, zawieszeniaDbnTR2NWFBadanie i kontrola stanu technicznego układu jezdnego, podwozia, zawieszenia