DIAGNOZOWANIE UKŁADU ZAWIESZENIA

Zawieszenie samochodu jest tym układem, od którego poprawnego

działania zale y: bezpiecze stwo jazdy, trwało , niezawodno innych

zespołów, komfort jazdy pasa erów i stan przewo onych towarów.

Stacje diagnostyczne i stacje obsługi pojazdów nie dysponuj obecnie

urz dzeniami pozwalaj cymi na przeprowadzenie bada kontrolnych całego

układu zawieszenia. Badania te przeprowadza si obecnie metodami

organoleptycznymi. Jedynie amortyzatory mog by sprawdzane na specjalnych

stanowiskach kontrolnych.

I. Mo liwe uszkodzenia układu zawieszenia

Resory piórowe – p kni cia piór, uszkodzenia obejmy piór i strzemion

mocuj cych resor, luzy mi dzy sworzniem a tulej ucha resoru.

Resory spr ynowe – uszkodzenia zwojów spr yn oraz rub mocuj cych

spr yny do wahaczy.

Amortyzatory – luzy w elementach mocuj cych amortyzator, zgi cia p kni cia

obudowy, wycieki wzdłu obudowy (amortyzatory teleskopowe), wycieki z

gniazd osi d wigni (amortyzatory d wigniowe).

Wahacze – skrzywienia, p kni cia, luzy mi dzy sworzniami i ramionami

wahaczy.

Dr ki reakcyjne – luzy w poł czeniach sworzniowych, uszkodzone

zabezpieczenie nakr tek.

Elementy ograniczaj ce skok zawieszenia – uszkodzone lub zu yte zderzaki

gumowe, p kni cie linek zabezpieczaj cych mosty.

II. Parametry diagnostyczne i kryteria oceny stanu

technicznego

1) Ocena amortyzatorów za pomoc charakterystyk amplitudowych

Powszechne zastosowanie w stacjach kontroli pojazdów znalazły urz dzenia

badaj ce amortyzatory metod drga wymuszonych, które działaj na

podstawie:

-

analizy amplitudy drga w funkcji czasu (otrzymane wykresy

porównuje si z charakterystykami wzorcowymi dla badanego

samochodu), np. : Schocktester 2000 firmy Boge, FWT – MAHA,

-

analizy nacisku koła na podło e (otrzymane wyniki odnosi si do tabeli

wymaga ustalonej przez EUSAMA), np. : TUZ 1 firmy Unimetal.

- 1-

2) Wykres wzorcowy

Rys. 1 Wzorcowy wykres drga amortyzatora

Wykres drga zawieszenia w funkcji czasu mo na podzieli na trzy zakresy:

1 – Zakres wysokich cz stotliwo ci. Amplitudy wychyle kół s niewielkie i nie

wpływaj znacz co na bezpiecze stwo jazdy.

2 – Zakres cz stotliwo ci rezonansowych. W tym zakresie wyst puj

maksymalne wychylenia kół, co wi e si z najwi kszymi pr dko ciami, przy

których uzyskuje si najwi ksze siły tłumi ce w amortyzatorze, istotne dla

bezpiecze stwa jazdy.

3 – Zakres niskich cz stotliwo ci. Drgania te przenosz si na nadwozie

samochodu, s odczuwalne przez pasa erów, ale nie maj zwi zku z

bezpiecze stwem jazdy.

Ocena stanu zawieszenia na podstawie maksymalnych warto ci przemieszczenia

wymaga znajomo ci granicznych warto ci parametrów, po których

przekroczeniu stan zawieszenia uznaje si za niezdatny. W praktyce wyst puj

jednak trudno ci z uzyskaniem aktualnych danych.

Problem ten nie wyst puje w przypadku badania amortyzatorów na podstawie

analizy nacisku koła na podło e, gdzie zastosowano okre lony algorytm

pomiaru i przeliczania warto ci parametrów uzyskanych w trakcie badania.

3) Kryteria oceny stanu technicznego amortyzatora

Okre lenie stanu technicznego amortyzatora dokonuje si na podstawie

nast puj cych czynników:

a) maksymalnej warto ci amplitudy drga A

max

(rys. 1)

A

max

≤ A

gr

– amortyzator zdatny

A

max

≥ A

gr

– amortyzator niezdatny (zalecana wymiana na nowy)

Najwi ksza warto A

max

amplitudy drga (rezonansowa) jest parametrem

diagnostycznym. Zmierzon warto A

max

porównuje si z warto ci

graniczn A

gr

dla amortyzatorów danej osi.

- 2 -

b) ró nicy maksymalnej amplitudy drga ∆∆∆∆A

max

amortyzatorów tej

samej osi

∆A

max

= A

max1

– A

max2

≤ 20% - amortyzatory zdatne (jednej osi)

∆A

max

= A

max1

– A

max2

≥ 20% - amortyzatory niezdatne (jednej osi)

W celu wyeliminowania przypadków współpracy na jednej osi

amortyzatorów o bardzo zró nicowanych charakterystykach, proponuje si
uwzgl dni dodatkowy parametr diagnostyczny

∆A

max

, umo liwiaj cy

szybk ocen stanu zawieszenia osi.

c) nieregularno ci przebiegu wykresu

Przy rejestracji przebiegu drga wyst puj niekiedy dodatkowe czynniki

zakłócaj ce przebieg wykresu. Wpływ ich jest istotny wówczas, kiedy

wyst puj one w obszarze rezonansu. Do czynników tych zaliczamy: zbyt

szybkie rozpocz cie pomiaru (wpływ drga drugiej cz ci badanej osi

pojazdu), wsiadanie b d wysiadanie z pojazdu podczas badania,

zatrzaskiwanie drzwi pojazdu w czasie pomiarów, itp.

d) warto wska nika EUSAMA

Pomiar metod EUSAMA obejmuje nast puj ce etapy: pomiar nacisku

statycznego koła, wymuszenie drga zawieszenia o cz stotliwo ci 25 Hz i

skoku 6 mm, pomiar nacisku dynamicznego w trakcie drga gasn cych i

wyznaczenie minimalnej skuteczno ci tłumienia.

Warto wska nika EUSAMA oblicza si z zale no ci:

Wska nik EUSAMA [%] = (minimalny nacisk dynamiczny opony na płyt /

statyczny nacisk opony na płyt ) x 100%

Kryterium oceny zawieszenia (amortyzatorów) ustalone przez Europejskie

Stowarzyszenie Producentów Amortyzatorów (EUSAMA) jest nast puj ce:

0 – 20% - niedostateczna skuteczno tłumienia,

21 – 40% - rednia,

41 – 60% - dobra,

Powy ej 60% - bardzo dobra.

Ró nica mi dzy warto ciami wska nika EUSAMA dla strony lewej i strony

prawej jednej osi nie powinna by wi ksza ni 20%.

Kryteria oceny s jednakowe dla wszystkich pojazdów, z wyj tkiem małych

samochodów osobowych z przednim nap dem, dla których obni a si

wymagania w stosunku do tylnej osi.

- 3-

III. Metody diagnozowania

Do oceny stanu technicznego zawieszenia stosuje si nast puj ce metody:

-

metody organoleptyczne (ogl dziny zewn trzne),

-

metody przyrz dowe (sprawdzenie działania amortyzatorów).

1) Ogl dziny zewn trzne

Na wst pie nale y sprawdzi , czy zawieszenie jest skompletowane zgodnie z

dokumentacj techniczn pojazdu. Oceni prawidłowo monta u elementów

spr ystych, prowadz cych i tłumi cych drgania.

Szybk kontrol luzów w elementach układu zawieszenia, układu jezdnego i

układu kierowniczego ułatwiaj urz dzenia do wymuszania szarpni kołami

jezdnymi pojazdu.

Ogl dziny te obejmuj sprawdzenie:

a) elementów spr ystych (sprawdzenie stanu resorów piórowych,

spr ynowych, stabilizatorów, spr yn, itp.),

b) amortyzatorów (sprawdzenie stanu szczelno ci, zamocowania, itp.),

c) elementów prowadz cych koła i ograniczaj cych ugi cie zawieszenia

(sprawdzenie stanu wahaczy, dr ków reakcyjnych, zderzaków

gumowych, itp.).

2) Diagnozowanie amortyzatorów metodami przyrz dowymi

Stosowane w praktyce przyrz dowe metody oceny stanu technicznego

amortyzatorów zale od tego, czy jest on wymontowany z samochodu, czy te

jest zamontowany w samochodzie.

a) Okre lenie stanu technicznego amortyzatora wymontowanego z pojazdu

Rys. 2 Wykres pracy amortyzatora hydraulicznego

a – zale no siły tłumi cej P od przemieszczenia tłoka amortyzatora S dla amortyzatora w stanie zdatno ci

b – przebieg wykresu dla amortyzatora z ubytkiem oleju

- 4 -

Na stanowisku badawczym z mechanizmem korbowym o regulowanej pr dko ci

obrotowej i skoku otrzymuje si wykres pracy amortyzatora hydraulicznego

(rys. 2). Układ pisz cy rejestruje zmian siły tłumi cej P w funkcji

przemieszczenia tłoka amortyzatora S. Po porównaniu wykresu pracy

amortyzatora badanego z wykresem wzorcowym mo na wykry podstawowe

niesprawno ci amortyzatorów, jak na przykład uszkodzenie zaworu,

nieszczelno , brak oleju, odkształcenia.

b) Badanie stanu technicznego amortyzatorów zamontowanych w poje dzie

W przypadku amortyzatorów zamontowanych w samochodzie do ich oceny

mog by stosowane dwie metody:

-

metoda drga swobodnych (wymuszenie impulsowe)

Metoda ta polega ogólnie na spowodowaniu ruchu nadwozia oraz obserwacji

jego zanikaj cych drga . O stanie technicznym amortyzatora decyduje liczba i

amplituda drga . Charakterystyki swobodnych drga tłumionych mo na

uzyska nast puj cymi sposobami: opu ci samochód z pewnej wysoko ci na

koła (z podstawek), wymusi ruch nadwozia w dół przez ugi cie elementów

spr ystych lub na stanowisku płytowym wykorzysta wymuszenie

niskocz stotliwo ciowe wyst puj ce w czasie hamowania.

W pierwszym przypadku nale y najecha kołem na podstawk , z której koło

spadnie swobodnie i wzbudzi drgania elementów zawieszenia, mo liwe do

zarejestrowania przez urz dzenie pomiarowe.

W drugim przypadku, po zablokowaniu kół przednich lub tylnych ci ga si

nadwozie do okre lonego poło enia. Po zwolnieniu urz dzenia doci aj cego

nadwozie drga swobodnie, a rejestrator kre li wykres swobodnych drga

tłumionych.

Trzeci sposób polega na pełnym wyhamowaniu samochodu na stanowisku

płytowym, gdzie nast puje maksymalne ugi cie amortyzatorów jako reakcja od

sił hamowania, a nast pnie zanikanie ugi , a do osi gni cia stanu równowagi.

Analizuje si uzyskane wykresy oscylacji zawieszenia.

-

metoda drga wymuszonych (wymuszenie sinusoidalne)

Metoda ta polega na wymuszeniu drga badanego koła powy ej cz stotliwo ci

rezonansowej. Po usuni ciu siły wymuszaj cej nast puje zanikanie drga na

skutek ich tłumienia przez amortyzator, elementy zawieszenia i elastyczn

opon . W miar obni ania si cz stotliwo ci drga w pewnej chwili nast puje

rezonans, którego amplituda charakteryzuje stan amortyzatora (przy rezonansie

amplituda drga zale y od współczynnika tłumienia). Jako tłumienia

amortyzatora ocenia si na podstawie analizy drga w funkcji czasu (tzw.

metoda Boge – porównanie wykresu z charakterystykami wzorcowymi) lub

analizy nacisku koła na podło e (tzw. metoda EUSAMA – odniesienie wyników

do tabeli wymaga ).

- 5 -

IV. Urz dzenia diagnostyczne

1) Przyrz dy do sprawdzania luzów

Do ułatwienia oceny luzów w układzie zawieszenia, układzie jezdnym i

układzie kierowniczym wykorzystuje si specjalne urz dzenia wymuszaj ce

szarpanie badanych poł cze . Urz dzenia te nazywane s detektorami luzów lub

szarpakami. Przykład takiego detektora luzów typu WLD – 2.5 przedstawia

rys.3.

Rys. 3 Detektor luzów typu WLD – 2.5

a – widok detektora montowanego na płytach najazdowych podno nika

b – schemat

1 – sterownik,

2 – płyta szarpaka,

3 – siłowniki pneumatyczne,

4 – zawory rozdzielaj ce,

5 – belki najazdowe podno nika.

Szarpaki składaj si z dwóch płyt nap dzanych siłownikami hydraulicznymi

lub pneumatycznymi, na których stawiane s koła pojazdu. Płyty te wykonuj

krótkie przemieszczenia (obroty) w ró nych kierunkach i powoduj poziome

ruchy koła i wszystkich elementów z nim zwi zanych.

W tego typu urz dzeniach istotne jest sterowanie i koordynacja ruchu płyt. Za

optymaln najcz ciej przyjmuje si nast puj c kombinacj ruchów płyt:

-

cykliczne na zewn trz i do wewn trz,

-

cykliczne przemienne – lewa w przód, prawa w tył i odwrotnie,

-

posuwiste dla obu kierunków i dla ka dej strony oddzielnie.

Analiza podstawowych danych technicznych urz dze szarpi cych ró nych

producentów wskazuje, e stosuje si najcz ciej hydrauliczne zasilanie

robocze, które zapewnia wi ksz niezawodno i płynno ruchu płyt ora

mniejsze wymiary elementów. Podstawowe parametry techniczne testerów do

sprawdzania luzów z nap dem hydraulicznym ró nych firm s porównywalne

(np. dopuszczalny nacisk osi, siła wymuszaj ca ruch płyt, skok płyty, itp.).

- 6 -

2) Urz dzenia do badania amortyzatorów metod drga swobodnych

Charakterystyki amplitudowe zanikaj cych drga nadwozia na jego zawieszeniu

(tzw. drga swobodnych) mo na uzyska nast puj cymi sposobami:

a) przez gwałtowne opuszczanie badanej osi samochodu

Do tej metody mo na wykorzysta urz dzenie zwalniaj ce ruchomy wspornik.

Samochód wje d a na platformy kołami przednimi lub tylnymi, które

podnoszone s na okre lon wysoko (od 60 mm do 120 mm). Po opuszczeniu

pojazdu rejestrowane s zanikaj ce drgania charakteryzuj ce tłumienie

amortyzatorów.

b) przez wychylanie nadwozia z poło enia równowagi w wyniku ugi cia

elementów spr ystych

Jednym z nowszych przyrz dów wykorzystuj cych podczas pomiaru

wychylenie nadwozia z poło enia równowagi jest urz dzenie SDT 2000/U

(rys.4)

Rys. 4 Przeno ny przyrz d SDT 2000/U

a – przyrz d zamocowany do błotnika nad badanym kołem,

b – walizka do przechowywania elementów testera,

c – widok tylnej strony przyrz du (widoczne przyssawki),

d – przebieg drga swobodnych nadwozia na ekranie wy wietlacza,

e – sporz dzanie protokołu z bada .

Czujnik ultrad wi kowy urz dzenia przymocowany do nadwozia odbiera

sygnały odbite od podło a lub od nadajnika sygnałów umieszczonego na

podło u i przekazuje je do opracowania przez mikroprocesor. Czujnik nale y

zamocowa do błotnika nad badanym kołem za pomoc przyssawek. Potem

krótko i silnie naciska si na błotnik. Nast pnie przestawia si czujnik testera

nad kolejne koła. Wykresy drga swobodnych nadwozia uzyskuje si na

wy wietlaczu ciekłokrystalicznym przyrz du. Tester jest wyposa ony w

drukark termiczn . Otrzymuje si dwustanow ocen stanu technicznego

amortyzatora (dobrze – le). Stosowane kryterium to liczba i amplituda drga .

- 7 -

c) na stanowisku płytowym z wykorzystaniem wymuszenia

niskocz stotliwo ciowego wyst puj cego w czasie hamowania

Ten sposób sprawdzania amortyzatorów proponuje firma HEKA na urz dzeniu

płytowym Univers A2 i A4 do badania hamulców i zawieszenia (rys. 5).

Rys. 5 Urz dzenie płytowe firmy HEKA

a – wersja dwupłytowa (Univers A2), b – wersja czteropłytowa (Univers A4),

1 – płyty najazdowe, 2 – wy wietlacz wyników, 3 – płyty do sprawdzania zbie no ci, 4 – drukarki.

Skuteczno tłumienia poszczególnych amortyzatorów jest badana po pełnym

wyhamowaniu samochodu na stanowisku, gdy nast puje ich maksymalne

ugi cie jako reakcja od sił hamowania, a nast pnie zanikanie ugi , a do

osi gni cia stanu równowagi.

Badanie nast puje w czasie najechania z pr dko ci 5 – 15 km/h na płyty

urz dzenia i wyhamowania na nich. Przemieszczenie płyt mierzy si za pomoc

czujników tensometrycznych, a programowalny mikroprocesor przeprowadza

obróbk danych. Podczas bada dokonuje si pomiaru sił hamuj cych, ogólnej

oceny prawidłowo ci ustawienia kół i wst pnej oceny skuteczno ci tłumienia

amortyzatorów. Całe badanie wraz z wydrukiem mierzonych warto ci trwa

około jednej minuty.

Wykorzystanie do badania amortyzatorów wymuszenia nisko-

cz stotliwo ciowego, wyst puj cego w trakcie hamowania, nie znalazło

szerszego zastosowania ze wzgl du na niewielk dokładno i powtarzalno

uzyskanych wyników (potwierdzaj to badania wykonane metodami

symulacyjnymi).

- 8 -

3) Urz dzenia do badania amortyzatorów metod drga wymuszonych

a) Urz dzenia działaj ce na podstawie analizy drga w funkcji czasu

(typu Boge)

Przykładem urz dzenia wykorzystuj cego zjawisko drga wymuszonych

badanego koła i elementów jego zawieszenia (w tym amortyzatora) oraz

tłumienia tych drga po usuni ciu siły wymuszaj cej jest stanowisko

Shocktester 2000 (rys. 6).

Rys. 6 Schemat urz dzenia Shocktester 2000

1 – silnik elektryczny, 2 – spr yna, 3 – wahacz, 4 – płyta najazdowa, 5 – pulpit sterowniczy, 6 – czujnik

ultrad wi kowy.

Budowa układu nap dowego stanowiska jest podobna do zastosowanej w

poprzedniej wersji urz dzenia (Shocktester). Drgania zostaj zarejestrowane

przez czujnik ultrad wi kowy (6, rys. 6), przetworzone elektronicznie i

przedstawione na wska niku LCD, a nast pnie porównane z warto ciami

granicznymi, które zostały wprowadzone do pami ci komputera. Zasilanie i

sterowanie urz dzeniem nast puje z pulpitu sterowniczego (5), na którym

zamontowano urz dzenia do wprowadzania danych, wska nik LCD oraz

drukark . Wynik badania jest podawany w formie wydruku (rys. 7) na

wielobarwnej papierowej ta mie, dla ka dego amortyzatora oddzielnie.

Rys. 7 Wykres przemieszczenia płyty uzyskiwany podczas badania na stanowisku Shocktester 2000

A – strefa bezpieczna maksymalnej amplitudy drga , B – strefa ryzyka, C – strefa niebezpieczna.

- 9 -

Na poni szych rysunkach przedstawiono najnowsze urz dzenia firmy

MAHA do badania amortyzatorów metod drga wymuszonych.

FWT1D Terminal z drukark ta mow

- Konsola z zabudowan drukark , wy wietlaczem

cyfrowym, miniaturow klawiatur i lamp

sygnalizacyjn wiec c w czasie badania.

- Szafka steruj ca zawiera mikroprocesorowy układ

steruj cy i drukark ta mow .

- Zmierzone warto ci s zapami tywane do czasu

wjechania na stanowisko kolejnych samochodem lub

wył czenia zasilania.

- Za pomoc odpowiednich przycisków mo na

uruchamia pojedyncze płyty w celu oceny odgłosów

pracy zawieszenia badanego pojazdu.

FWT1SCREEN z monitorem

Opis jak FWT1D, urz dzenie to, wykorzystuj ce

najnowsze

zdobycze

elektronicznej

techniki

pomiarowej oferuje szczególnie wysoki komfort

obsługi. Wszystkie zmierzone i obliczone warto ci

wy wietlane s na ekranie monitora w postaci

przejrzystych tabel i wykresów, a po przył czeniu

drukarki i klawiatury (opcja) mog by wydrukowane

w formacie A4. Wynik badania nie budzi w tpliwo ci, czy konieczna jest

wymiana amortyzatorów na nowe. Urz dzenie FWT1SCREEN mo e by , po

uzupełnieniu elementów sterowania stanowiskiem do kontroli hamulców i

testerem zbie no ci, rozbudowane do kompletnej linii diagnostycznej

EUROTEST.

Tabela warto ci granicznych

MAHA dostarcza tabele warto ci granicznych (w postaci ksi ki). W

urz dzeniach wyposa onych w monitor warto ci graniczne znajduj si w bazie

danych dostarczanej wraz z urz dzeniem. U ytkownik mo e wprowadza do

bazy nowe i aktualizowa istniej ce dane. Warto ci wzorcowe i graniczne mog

by umieszczane na wydrukach.

- 10 -

b) Urz dzenia do badania amortyzatorów na podstawie analizy nacisku

koła na podło e (według testu EUSAMA)

Rys. 8 Schemat stanowiska do badania amortyzatorów według

testu EUSAMA

1 – płyta najazdowa

2 – tensometryczny układ pomiarowy

3 – układ elektroniczny

4 – silnik elektryczny

5 – badany amortyzator

Konstrukcja urz dze do badania amortyzatorów metod EUSAMA (rys. 8) jest

podobna do budowy opisanych poprzednio urz dze typu Boge, rejestruj cych

przebieg drga w funkcji czasu. W obu rodzajach stanowisk wyst puje układ

nap dowy, płyty najazdowe pobudzane do drga i odpowiedni układ

pomiarowy. Ró nice dotycz sposobu i parametrów wymuszenia drga .

Nap d w tych urz dzeniach przekazywany jest bezpo rednio z silnika na płyt

najazdow , a układ pomiarowy stanowi najcz ciej zginana belka z naklejonymi

czujnikami tensometrycznymi, które współpracuj z odpowiednim układem

elektronicznym.

Ocena stanu technicznego zawieszenia samochodu odbywa si po rozp dzeniu

układu nap dowego stanowiska do odpowiedniej pr dko ci obrotowej, nast pnie

jej odł czeniu i rejestracji parametrów wynikaj cych z zastosowanej metody:

przemieszczenia płyty lub nacisku koła na płyt stanowiska.

Najnowszym urz dzeniem do badania amortyzatorów według testu EUSAMA

jest

TUZ-1/L firmy UNIMETAL Urz dzenie to mo e stanowi element

składowy linii diagnostycznej. Na stanowisku wymusza si drgania, a mierzy si

stosunek nacisku dynamicznego do nacisku statycznego koła. Do oceny stanu

technicznego amortyzatorów wystarcza odniesienie wyników pomiaru do

wymaga ustalonych przez Europejskie Stowarzyszenie Producentów

Amortyzatorów. W metodzie tej zastosowano 4-stopniow skal oceny

skuteczno ci tłumienia amortyzatorów oraz ustalono dopuszczaln ró nic

mi dzy stron lew i praw . Wyniki pomiarów podawane s w procentach.

Nie ma potrzeby tworzenia bazy danych charakterystyk wzorcowych.

- 11 -

V. Literatura

1. Sitek, K.: Diagnostyka samochodowa – układy odpowiedzialne za

bezpiecze stwo jazdy

Wydawnictwo AUTO Warszawa 1999r.

2. Nizi ski, S.: Diagnostyka samochodów osobowych i ci arowych

Warszawa 1995r.

3. Sitek, K.: Polskie linie diagnostyczne

AUTO MOTO SERWIS 1 / 2002r.

4. Firma MAHA.: Urz dzenia do kontroli tłumienia zawiesze w samochodach

osobowych i ci arowych

www.maha–wsop. pl

- 12 -